可攜式GPS軌跡記錄器

一、專案簡介 
 本專案旨在設計並製作一套可攜式GPS軌跡記錄器，利用Arduino主控板搭配NEO-6M GPS模組，將即時取得的經緯度與時間資料記錄於SD卡中，並以CSV格式儲存，方便後續資料分析與應用。整套系統以18650鋰電池供電，透過升壓模組確保運作穩定，達到無線與便攜的目標。 
 
 二、系統架構 
 1. 硬體組成 
 
 
 
 元件名稱 
 型號/規格 
 功能說明 
 
 
 
 
 主控板 
 Arduino UNO/Nano 
 控制與資料處理 
 
 
 GPS模組 
 NEO-6M 
 取得定位與時間資料 
 
 
 SD卡模組 
 SPI介面 
 資料儲存 
 
 
 鋰電池 
 18650（3.7V, 2200mAh） 
 提供電力 
 
 
 升壓模組 
 3.7V→5V（如MT3608） 
 穩定供電至5V 
 
 
 連接線 
 杜邦線 
 電路連接 
 
 
 
 2. 系統連接圖 
 [18650鋰電池] 
 ↓
[升壓模組 (3.7V→5V)]
 ↓
[Arduino] ←→ [NEO-6M GPS模組]
 ↓
[SD卡模組]
 
 
 三、電路接線說明 
 
 
 
 模組 
 連接到Arduino腳位 
 
 
 
 
 NEO-6M VCC 
 5V 
 
 
 NEO-6M GND 
 GND 
 
 
 NEO-6M TX 
 D4（軟體序列埠RX） 
 
 
 NEO-6M RX 
 D3（軟體序列埠TX） 
 
 
 SD卡 VCC 
 5V 
 
 
 SD卡 GND 
 GND 
 
 
 SD卡 MOSI 
 D11 
 
 
 SD卡 MISO 
 D12 
 
 
 SD卡 SCK 
 D13 
 
 
 SD卡 CS 
 D10 
 
 
 
 
 四、軟體設計 
 1. 使用函式庫 
 
 TinyGPS++：解析GPS NMEA資料 
 SD：SD卡操作 
 SPI：SPI通訊 
 SoftwareSerial：額外序列埠 
 
 2. 程式邏輯流程 
 
 初始化SD卡與GPS模組 
 建立CSV檔案並寫入標題行 
 持續讀取GPS模組資料 
 每當GPS位置資料更新時，解析經緯度與UTC時間 
 將資料以CSV格式寫入SD卡 
 重複步驟3~5，實現即時紀錄 
 
 3. 程式碼範例 
 #include <SoftwareSerial.h>
#include <TinyGPS++.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

SoftwareSerial gpsSerial(4, 3); // RX, TX
TinyGPSPlus gps;
const int chipSelect = 10; // SD卡CS腳位

void setup() {
 Serial.begin(9600);
 gpsSerial.begin(9600);

 if (!SD.begin(chipSelect)) {
 Serial.println("SD卡初始化失敗");
 while (1);
 }
 // 建立CSV檔案並寫入標題
 File dataFile = SD.open("gpslog.csv", FILE_WRITE);
 if (dataFile) {
 dataFile.println("Date,Time,Latitude,Longitude");
 dataFile.close();
 }
}

void loop() {
 while (gpsSerial.available() > 0) {
 gps.encode(gpsSerial.read());
 if (gps.location.isUpdated()) {
 String dataString = "";
 // 日期
 dataString += String(gps.date.year()) + "-" + String(gps.date.month()) + "-" + String(gps.date.day()) + ",";
 // 時間
 char timeBuffer[9];
 sprintf(timeBuffer, "%02d:%02d:%02d", gps.time.hour(), gps.time.minute(), gps.time.second());
 dataString += String(timeBuffer) + ",";
 // 經度與緯度
 dataString += String(gps.location.lat(), 6) + "," + String(gps.location.lng(), 6);

 // 寫入SD卡
 File dataFile = SD.open("gpslog.csv", FILE_WRITE);
 if (dataFile) {
 dataFile.println(dataString);
 dataFile.close();
 }
 delay(1000); // 每秒記錄一次
 }
 }
}
 
 
 五、成果展示 
 
 資料格式 ：
檔案名稱：gpslog.csv
內容範例： 
 
 Date,Time,Latitude,Longitude
2025-05-20,14:23:10,25.047800,121.531900
2025-05-20,14:23:11,25.047805,121.531905
...
 
 
 可用工具 ：
 
 直接用Excel、Google Sheets開啟分析 
 可將資料匯入Google地圖或其他地理資訊系統軟體，進行軌跡顯示 
 
 
 
 
 六、注意事項與建議 
 
 18650鋰電池需加保護板，確保安全 
 升壓模組應選用輸出電流足夠（建議1A以上） 
 SD卡建議格式化為FAT32 
 若需更長續航可並聯多顆電池 
 可依需求擴充紀錄內容（如速度、海拔等） 
 
 
 七、未來展望 
 
 增加無線傳輸功能（如LoRa、藍牙、WiFi），實現即時上傳 
 加入OLED/LCD顯示即時資訊 
 結合移動偵測，節省儲存空間與電力 
 應用於戶外活動紀錄、車輛追蹤、科學實驗等多元場域 
 
 
 八、參考資料 
 
 TinyGPS++ Library 
 Arduino SD Library 
 Instructables - Arduino GPS Data Logger 
 Maker Portal - Arduino GPS Logger 
 
 
 結論 ：
本專案成功實現以Arduino為核心的無線GPS軌跡記錄器，具備低成本、易擴充、便攜等特點，能有效記錄移動路徑與時間資訊，並以標準CSV格式儲存，方便後續資料分析與應用。