Đo Khoảng Cách Dùng SRF-05 - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (21 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Điện - Điện tử

Đo khoảng cách dùng SRF-05

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1023.43 KB, 21 trang )

“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................TPHCM, Ngày 07 Tháng 10 Năm 2015.Chữ kí của giáo viên hướng dẫnGVHD: Nguyễn Kim SuyênTrang| 1“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”LỜI CẢM ƠNời đầu tiên nhóm xin chân thành cảm thầy Nguyễn Kim Suyên người trực tiếpLhướng dẫn và chỉ bảo hết sức tận tình cho nhóm hoàn thành đề tài “Mạch đokhoảng cách dùng cảm biến siêu âm” . Nhóm cũng xin gởi lời cảm ơn tới tất cả các bạnbè trong lớp đã cùng hỗ trợ nhóm hoàn thành đề tài này.Vì thời gian có hạn cùng với kiến thức hạn chế nên sản phẩm của nhóm sẽ không tránhkhỏi sai sót.Với mong muốn học hỏi, nhóm rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo chỉbảo, hướng dẫn thêm để rút kinh nghiệm lần sau.hóm xin chân thành cảm ơn.Trang| 2“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”LỜI NÓI ĐẦUNgày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển AVR và vi điều khiểnPIC ngày càng thông dụng và hoàn thiện hơn, nhưng có thể nói sự xuất hiện của Arduinovào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới cho vi điều khiển. Sự xuất hiện củaArduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và thiết kế, nhất là đối với nhữngngười bắt đầu tìm tòi về vi điều khiển mà không có quá nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắcvề vật lý và điện tử. Phần cứng của thiết bị đã được tích hợp nhiều chức năng cơ bản và làmã nguồn mở. Ngôn ngữ lập trình trên nền Java lại vô cùng dễ sử dụng tương thích vớingôn ngữ C và hệ thư viện rất phong phú và được chia sẻ miễn phí. Chính vì những lý donhư vậy nên Arduino hiện đang dần phổ biến và được phát triển ngày càng mạnh mẽ trêntoàn thế giới. Trên cơ sở kiến thức đã học trong môn học : vi điều khiển… cùng với nhữnghiểu biết về các thiết bị điện tử, nhóm đã chọn đề tài: Đo Khoảng Cách Bằng Sóng SiêuÂm với mục đích để tìm hiểu thêm về Arduino, làm quen với các thiết bị điện tử,cách lậptrình giao tiếp với máy tính và nâng cao hiểu biết cho bản thân. Do kiến thức còn hạn hẹp,thêm vào đó đây là lần đầu em thực hiện đồ án nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếusót, hạn chế vì thế nhóm rất mong có được sự góp ý và nhắc nhỡ từ thầy giáo để có thể hoànthiện đề tài của mình.Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Kim Xuyên đã giúp đỡ nhóm rất nhiều trongquá trình tìm hiểu, thiết kế và hoàn thành đề tài đồ án 1 này.TP HCM, ngày 07 tháng 10 năm 2015Sinh viên thực hiệnNhóm 6Trang| 3“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”Mục lụcNhận xét của giáo viên hướng dẫn ........................................................................ 1Lời cảm ơn .............................................................................................................. 2Lời nói đầu .............................................................................................................. 3A. Giới thiệu các module sử dụng trong mạchI.Giới thiệu cảm biến siêu âm SRF-05 .................................................................. 4II.Giới thiệu module Arduino Nano ..................................................................... 8III.Giới thiệu LCD 16x02....................................................................................... 13B.Thiết kế và thi công mạchI. Mạch mô phỏng ................................................................................................... 15II. Mạch nguyên lí .................................................................................................. 16III. Mạch layout ...................................................................................................... 17IV. Mã code ............................................................................................................. 18V. Kết luận và hướng phát triển ........................................................................... 20Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 21Trang| 4“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”A. Giới thiệu các module sử dụngI. Giới thiệu module HC-SR05:- HC-SR05 là module cảm biến siêu âm dùng để đo khoảng cách bằng sóng siêu âm.Sóng siêu âm là sóng âm thanh thuộc nhóm sóng cơ học với tốc độ lan truyền trong khôngkhí không cao, lợi dụng điều này mà người ta có thể đo đạt khoảng cách dựa trên sóng này.Nguyên lý như sau, đầu tiên máy sẽ phát đi một chùm sóng siêu âm, khi lan truyền nếu gặpđược vật cản sóng sẽ dội về máy thu, từ thời gian phát đi và nhận về của chùm sóng nàyngười-tasẽtínhđượckhoảngcáchcủavậtcản.Hình ảnh module HC-SR05 :Trang| 5“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05” Cụ thể hơn về HC-SR05 :Cảm biến siêu âm SRF-05 được phát triển lên từ SRF-04 nên hoạt động của-chúng gần như giống nhau.Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SR05 được sử dụng rất phổ biến để xác-định khoảng cách vì rẻ và chính xác. Cảm biến sử dụng sóng siêu âm và có thểđo khoảng cách trong khoảng từ 2 -> 300 cm, với độ chính xác gần như chỉ phụthuộc vào cách lập trình.-Sơ đồ chân của HC-SR05 gồm: VCC, trig, echo, out, GND.-Trong đó:+ VCC  pin 5V Arduino.+ trig chân digital (OUTPUT), đây là chân sẽ phát tín hiệu từ cảm biến.+ echo  chân digital (INPUT), đây là chân sẽ nhận lại tín hiệu được phản xạtừ vật cản.+ Out  khi nối mass thì lúc này chân trig và chân echo sẽ hoạt động trên cùng1 chân, khi bỏ trống thì chân trig và echo sẽ hoạt động riêng biệt như SRF 04.GND  GND Arduino.- Nguyên lý hoạt động : MODE 1: 2 chân trig và echo hoạt động riêng biệtTrang| 6“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05” Nguyên lí hoạt động:Module hoạt động rất đơn giản, như hình bên trên bạn cần một chân IO với chứcnăng output (Trigger) để kích hoạt module mà một chân input (echo) để đo thời gian xungnhận về đại diện cho khoảng cách.Các bước kích hoạt và đo như sau:+ Đầu tiên ở chân Trigger bạn phát 1 xung mức cao có độ rộng tối thiểu là 10us cho module.+ Bước tiếp theo module sẽ trả về cho bạn một xung mức cao có độ rộng xung bằng vớithời gian sóng siêu âm truyền từ module đến vật cản và từ vật cản về module.+ Từ thời gian thu được từ xung echo bên trên ta suy ra khoảng cách vật cản dựa trên côngthức sau :→ Distance (mm) = (Measured Echo Time*344)*1000/2Trong đó :- Measured Echo Time là thời gian đo xung mức cao từ chân echo, đơnvị là s.- 344 là vận tốc âm thanh lan truyền trong không khí- 1000 là hệ số nhân để đưa khoảng cách đo được về đơn vị mm.- 2 là hệ số chia do chỉ lấy ½ quảng đường đo được tức là chỉ từ vật cản đođến module.Sơ đồ kết nối phần cứng :Trang| 7“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05” MODE 2: Chân trig và echo cùng hoạt động trên 1 chân. Nguyên lí hoạt động:Ở chế độ này, một chân của vi xử lý sẽ điều khiển quá trình phát xung của cảm biếnsiêu âm và việc đọc tín hiệu trả về. Yêu cầu lúc đó chân MODE cần được nối đất (GND).Đầu tiên xuất một xung với độ rộng tối thiểu 10uS vào chân TRIGGER-ECHO (chân số3) của cảm biến. Sau đó vi xử lý tích hợp trên cảm biến sẽ phát ra tín hiệu điều khiển đầuphát siêu âm. Sau 700uS kể từ lúc kết thúc tín hiệu điều khiển, từ chân TRIGGER-ECHOcó thể đọc ra một xung mà độ rộng tỉ lệ với khoảng cách từ cảm biến tới vật thể.II. Giới thiệu Arduino Nano : Điều đầu tiên chúng mình muốn chia sẻ với các bạn khi tiếp xúc với ArduinoNano, đó là sự tiện dụng, đơn giản, có thể lập trình trực tiếp bằng máy tính(như Arduino Uno R3) và đặc biệt hơn cả đó là kích thước của nó.Trang| 8“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05” Kích thước của Arduino Nano cực kì nhỏ chỉ tương đương đồng 2 nghìn gấplại 2 lần thôi (1.85cm x 4.3cm), rất thích hợp cho các newbie, vì giá rẻ hơnArduino Uno nhưng dùng được tất cả các thư việt của mạch này.Hôm nay, tớ viết bài này nhằm mục đích giới thiệu về mạch Arduino Nano vàcác thông số kĩ thuật, cùng với đó là những gợi ý ứng dụng khi bắt đầu với mạchnày.Trang| 9“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05” Một vài thông số của Arduino UNO R3 :Các thông số kĩ thuật của Arduino Nano hầu như giống hoàn Arduino Uno R3, vìvậy các thư viện trên Arduino Uno đều hoạt động tốt trên Arduino Nano. Tuy nhiên, ở Nanocó một lợi thế cực kì quan trọng, nhờ đó Arduino Nano đã được ứng dụng rất nhiều trongcác dự án DIY, đó chính là kích hước của nó. Đồng thời Nano còn số lượng chân Analognhiều hơn Uno (2 chân A6, A7 chỉ dùng để đọc) cùng với dùng ra tối đa của mỗi chân IOlên đến 40mA. Nhưng, có một điểm trừ nhẹ cho Nano, đó là mạch này Nano cần đến 2KBbộ nhớ cho bootloader (ở Uno là 0.5KB). Tuy nhiên bạn còn đến tận 30KB bộ nhớ flash đểlập trình, để dùng hết được 30KB này đó là cả "một vấn đề lập trình" . Cổng kết nối với Arduino Nano :- Khác với Arduino Nano sử dụng cổng USB Type B, Nano lại sử dụng một cổng nhỏhơn có tên là mini USB.Trang| 10“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”Vì sử dụng cổng này nên kích thước board (vê chiều cao) cũng giảm đi khá nhiều, ngoàira bạn có thể lập trình thẳng trực tiếp cho Nano từ máy tính - điều này tạo nhiều điện thuậnlợi cho newbie. Lập trình cho Arduno Nano :-Cũng tương tự như bên Arduino Uno R3, Arduino Nano sử dụng chương trìnhArduino IDE để lập trình, và ngôn ngữ lập trình cho Arduino cũng tên làArduino (được xây dựng trên ngôn ngữ C). Tuy nhiên, nếu muốn lập trình choArduino Nano, bạn cần phải thực hiện một số thao tác trên máy tính. Sau đâylà các bước hướng dẫn để có thể lập trình cho Arduino Nano :1. Đầu tiên, bạn cần cài Driver của Arduino Nano và tải về bản Arduino IDE mớinhất cho máy tính, các bước cài đặt hoàn toàn tương tự như Arduino Uno R3, bạncó thể tham khảo Sau khi cài đặt, bạn sẽ thấy một thông báodạng "Cổng COMx đã được cài đặt thành công" (chữ "x" này sẽ được thay bằngmột số nguyên dương, bạn hãy nhớ lấy số này, vì sau này bạn sẽ dùng cổng COMxnày để lập trình cho Arduino Nano).2. Sau đó, bạn cần lại loại board và cổng Serial mới như hình sau là được. Lưu ý,cổng COM trong hình dưới đây là chỉ là hình minh họa trong máy tính của mìnhthôi nhé.Trang| 11“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”Trang| 12“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”III. Giới thiệu module LCD 16x02Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rấtnhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác: Nócó khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vàomạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống vàgiá thành rẻ …Chức năng các chân của LCD 16x02:Chân Kýhiệu1Vss2VDD34VEERSMô tảChân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GNDcủa mạch điều khiểnChân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này vớiVCC=5V của mạch điều khiểnĐiều chỉnh độ tương phản của LCD.Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0”(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD(ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ởchế độ “đọc” - read)Trang| 13“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”15+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bêntrong LCD.R/WChân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCDở chế độ đọc.EChân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên busDB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phépcủa chân E.+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận)thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-lowtransition) của tín hiệu chân E.+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi pháthiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ởbus đến khi nào chân E xuống mức thấp.DB0 - Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU.DB7Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSBlà bit DB7.+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7,bit MSB là DB7Nguồn dương cho đèn nền16-567 - 14GND cho đèn nềnTrang| 14“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”B. Thiết kế và thi công mạchI. Mạch mô phỏng:Trang| 15“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”II. Mạch nguyên lí :III. Mạch layout5. Nguyên lý hoạt động :Khi bắt đầu thì vđk sẽ phát 1 xung vào pin Trigger có độ rộng là 10usSau khi có xung kích vào chân Trigger thì cực phát của cảm biến sẽ phát ra 8 xungcủa sóng âm thanh ( v= 340m/s)Trang| 16“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”Ngay sau đó pin Echo ở vdk sẽ đẽ kéo lên cao và đợi sóng âm thanh phản xạ lại. khigặp sóng phản xạ thì pin Echo sẽ được kéo xuống thấp. Như vậy, thời gian pin Echoở mức cao sẽ chính là thời gian sóng âm thanh đi và về trên quãng đường từ cảmbiến tới vật cản. chúng ta sẽ dùng timer để đếm khoảng thời gian này.Kết quả trả về sẽ được hiển thị lên LCD và cảnh báo bằng 2 led đơn. Nếu khoảngcách <= 20cm thì led đỏ và lcd sẽ nháy liên tục, nếu khoảng cách > 20cm thì ledxanh sẽ nháy.IV. Code cho HC- SR05:const int trig = 7;// khai báo chân phát xungconst int echo = 8;// chân nhận xung#include <LiquidCrystal.h>// khai báo thư viện lcdLiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);// các chân lcd sử dụngunsigned long duration;int distance;int kcach();void setup(){lcd.begin(16, 2);// khởi tạo lcd lcd.begin(9600);pinMode(trig,OUTPUT);pinMode(echo,INPUT);pinMode(13, OUTPUT);// chân ngõ ra ledpinMode(6, OUTPUT);// chân ngõ ra ledTrang| 17“Nhóm 6”“GVHD: Nguyễn Kim Suyên”“Đo khoảng cách dùng SRF-05”}void loop(){digitalWrite(trig,0);// tắt chân trigdelayMicroseconds(2);digitalWrite(trig,1);// phát xung từ chân trigdelayMicroseconds(5);// xung có độ dài 5 microSecondsdigitalWrite(trig,0); // tắt chân trigduration = pulseIn(echo,HIGH);//đo độ rộng xung HIGH ở chân echo.distance = int(duration/2/29.412);//tính khoảng cách đến vật.if (distance />Trang| 21“Nhóm 6”

Tài liệu liên quan

ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH MẬT ĐỘ TRỒNG ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CỦ MẠCH MÔN (Ophiopogon Japonicus Wall) TẠI HUYỆN HẠ HÒA, TỈNH PHÚ THỌ
- 10
- 629
- 1
Tài liệu Đo khoảng cách trong vũ trụ ppt
- 2
- 490
- 1
ĐỒ án môn học đo KHOẢNG CÁCH
- 25
- 2
- 37
Tài liệu ứng dụng role khoảng cách kỹ thuật số micom để bảo vệ dương dây truyền tải điện ppt
- 5
- 717
- 2
Tài liệu ỨNG DỤNG RƠLE KHOẢNG CÁCH KỸ THUẬT SỐ MICOM ĐỂ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN docx
- 5
- 628
- 1
Tài liệu Ứng dụng khoảng cách Hausdorff trong phân tích trang tài liệu. docx
- 6
- 641
- 0
Cách bố trí đồ nội thất đúng tiêu chuẩn ppt
- 6
- 489
- 0
Ưng dụng khoảng cách Hausdorff trong đánh giá chuyển đổi các biểu diễn raster và vector docx
- 7
- 375
- 1
Ứng dụng cảm biến khoảng cách laser trong đo lường
- 98
- 1
- 5
Cách sử dụng máy đo kiểm soát bức xạ xách tay
- 9
- 594
- 0