Ультразвуковой датчик расстояния

Цель работы:

Получить опыт сборки электрических элементов в схему и подключения к микроконтроллеру Arduino. Научиться считывать измеряемое расстояние на примере электрической схемы ультрадвуковым датчиком с помощью программирования в среде Arduino IDE .

1. Начальные принципы электроники и схемотехники;
2. Составление принципиальных схем;
3. Сборка элетрических схем на плате беспаячного монтажа;
4. Знание простейшей элементной базы;
5. Получения опыта работы с микроконтроллером Arduino;
6. Получение навыков работы в среде программирования Arduino IDE;

Необходимые базовые знания, которыми вы должны обладать, для успешного выполнения работ:

• Начальные знания в электротехнике;
  
  • Понимание обозначения портов VCC, GND, OUT
• Знание основ программирования на С++;
  
  • Инициализация глобальных переменных;
  • Инициализация входов и выходов(INPUT, OUTPUT);
  • Примитивные типы данных;
  • оператор if else;
  • цикл for;
  • функции задержки.
• Умение применять логическое мышления для решения задач;

Прежде чем приступить к работе, пройдите тестирование:

Пройти тест

Ответьте на дополнительные вопросы по теории, если какие-либо вопросы вызовут затруднение, ниже вы сможете получить информацию, которая поможет дать ответ:

1. Опишите принцип работы датчика HC-SR04:
    
2. За счет чего датчик имеет способность определять расстояние?
    
3. Что такое последовательный порт?
     

Общий план выполнения работы:

1. Разработать принципиальную схему устройства, способного изменять яркость светодиода с помощью потенциометра.
2. Реализовать данную схему на плате безпаячного монтажа.
3. Написать программу для микроконтроллера.
4. Провести тестирование устройства.

Ссылки на информацию, которая может помочь при выполнении работы:

1. Информация о среде программирования  Adruino IDE
2. Информация о датчике HC-SR04
3. Информация об ультразвуке

Непосредственное выполнение работы:

Описание схемы:

Необходимые материалы:

1. Плата Adruino - 1шт.
2. Макетная плата - 1шт.
3. датчик HC-SR04 - 1шт.
4. Провода - 4шт.

Возьмите все необходимые материалы. Удобно расположите плату беспаячного монтажа и микроконтроллер. Аккуратно, без сильных нажимов, во избежании поломки материалов, подсоедините каждый элемент как показано на схеме. Внимательно проверьте правильно ли подключены элементы, проверьте полярность элементов, посмотрите заземлены ли цепь.

Схема лабораторной установки: 

Макетная плата:

Принципиальная схема:

Задание на программирование лабораторной установки:

При работе на собранной установке, мы должны иметь возможность считывать измеряемое расстояние и выводить измеренное значение в последовательный порт.

Алгоритм написания программы:

1. Уяснение задачи;
2. Поиск теоретических ресурсов и полезных материалов;
3. Подключение библиотеки, по мере необходимости;
4. Написание программного кода;
5. Компиляция.

Фото/видео отчет по выполненному заданию:

Программный код:

const int echo = 3;
const int trig = 4;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin (9600);
pinMode (trig, OUTPUT);
pinMode (echo, INPUT);
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
int duration, sm;
digitalWrite (trig, LOW);
delayMicroseconds (2);
digitalWrite (trig, HIGH);
delayMicroseconds (10);
digitalWrite (trig, LOW);
duration = pulseIn (echo, HIGH);
sm = duration / 58;
Serial.print(sm);
Serial.println(" sm");
delay (100);
}

Выполните творческое задание:

С помощью дополнительных элементов, соберите установку и реализуйте на ней программу, которая будет выполнять следующие действия: при достижении потенциометром половины от максимального значения сопротивления на 4 секунды должно появиться звуковое оповещение, о том что включена дальномерная установка. При значении значении расстояния больше 1 метра устновка должна выключаться.

Замечания к работе:

1. Сформулируйте замечания к работе:
2. Есть ли в работе какие-либо непонятные места?
   
   

Заключение: Я выполнил лабораторную работу в которой изучается ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04. Я собрал разработанную схему с включенным датчиком расстояния, написал программный код, позволяющий делать измерения дистанции, а также считал измеренное расстояние через последовательный порт.