Auto-HUD: Geschwindigkeit & Kompass in Echtzeit auf der Windschutzscheibe

Komponenten und Materialien

Projektbeschreibung

Motivation

Ein Head-Up-Display (HUD) projiziert Geschwindigkeit und Fahrtrichtung direkt auf die Windschutzscheibe – inspiriert von serienmäßigen Systemen in hochwertigen Fahrzeugen.

Software-Architektur

• GPS-Daten: BN-220 liefert 1 Hz NMEA-Sätze ($GNRMC). Parsing per serialEvent(), Prüfsummenvalidierung (nmea0183_checksum).
• Geschwindigkeit: Knoten → km/h (×1,852), gerundet.
• Richtung: True Course (0–360°), nur bei Bewegung gültig (GPS, kein Kompass).
• Anzeigeumschaltung: Taste S/H wechselt zwischen km/h und Grad (rote LED leuchtet bei Grad).
• Helligkeit: Per ±-Tasten einstellbar (PWM auf allen Displays + LED), wird nach 60 s im EEPROM gespeichert.
• Multiplexing: Drei CD4511 Decoder werden nacheinander gelatcht (Latch-Pins 2, 8, 12). Führende Nullen werden unterdrückt (Blanking).
• Spiegelbild: Die Anzeige ist gespiegelt, damit sie auf der Windschutzscheibe richtig lesbar ist.

Wichtige Hinweise

• Vor jedem Flashen: Jumper am RX-Pin (Arduino Pin 0) entfernen, da GPS-TX sonst den Bootloader stört. Nach dem Flashen wieder stecken.
• GPS auf 9600 Baud, 1 Hz, nur $GNRMC konfigurieren (Hersteller-Tool).
• USB-Buchse: Isolierband unter die Lötpads kleben, um Kurzschluss mit Kupferbahn zu vermeiden.
• Stromversorgung nach Zündung schalten (Ein/Aus mit Motor).

Versionen & Verbesserungen

• V2 (20.07.2021): Höhenanzeige (m/1000) per $GNGGA-Satz. D5-PWM auf mittleren Dezimalpunkt, D13 übernimmt Display-Dimming.
• V2.2 (01.11.2021): Automatische Helligkeit per LDR (GL5539 + 10 kΩ), 3 Stufen (Tag/Bewölkt/Nacht). Manuelle ±-Tasten haben Vorrang; langes gleichzeitiges Drücken kehrt zu Auto zurück. EEPROM-Speicher entfällt.
• 3D-Druckdateien für Gehäuse & Abdeckung auf GrabCAD: grabcad.com/library/car-hud-1

Code (V2.2)

Der Sketch nutzt EEPROM (bis V2.1), Wire, direkte Port-Manipulation für Multiplexing. Kernfunktionen:

• nmeaExtractData(): Parst $GNRMC (Zeit, Gültigkeit, Position, Speed, Course, Datum)
• nmea0183_checksum(): XOR-Prüfsumme
• display(): Multiplexed Ausgabe auf 3 Displays (Einheiten, Zehner, Hunderter)
• checkButtons(): S/H, +, – mit Entprellung
• led_blink() / blinkFunction(): Unterschiedliche Blinkfrequenzen für RTC- vs. Hallsensor-Fehler

// Wichtige Pin-Definitionen
const int disp001 = 2;       // Latch Einer
const int disp010 = 8;       // Latch Zehner
const int disp100 = 12;      // Latch Hunderter
const int disp001dim = 9;    // PWM Einer
const int disp010dim = 10;   // PWM Zehner
const int disp100dim = 11;   // PWM Hunderter
const int button_kt = 14;    // S/H (A0)
const int button_more = 15;  // + (A1)
const int button_less = 16;  // – (A2)
const int degreesLED = 3;    // rote LED
const int bit_3 = 7, bit_2 = 6, bit_1 = 5, bit_0 = 4; // BCD-Bus

byte brightness = 120;       // Default-Helligkeit
bool isKMH = true;           // Anzeigemodus

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  // PinModes, EEPROM-Read, PWM-Init, Displays nullen & latches
}

void loop() {
  if (stringComplete) { nmeaExtractData(); stringComplete = false; display(); }
  if (millis() > lastmemcheck + 60000) { EEPROM.update(0, brightness); lastmemcheck = millis(); }
  checkButtons();
}

// serialEvent() sammelt NMEA-Zeichen bis '\n'
// ... (vollständiger Code im Original)

Schaltpläne & Dateien

• Fritzing-Schaltplan (.fzz)
• PCB-Layouts (Tontransfer, doppelseitig, 5 Ausrichthüllen)
• V2/V2.2-Sketches als separate Dateien