Ультразвуковой датчик расстояния

Цель работы:

Собрать мини проект из ранее изученных элементов: ультразвукового дальномера и LCD-дисплея, написать программу, которая будет реализовывать следующие действия: на экран должно выводиться сообщение только при определенном лимите состояния, если расстояние больше лимита, то экран не должен показывать ничего.

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
  • Умение читать и понимать принципиальные схемы;
• 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. Объясните почему при высчете расстояния с датчика  значение пришедшего импульса нужно делить на 58 : _ultrasonicTemp=(pulseIn(8, HIGH))/58;?
    
2. Объясните с помощью какой функции можно контролировать лимит расстояния?
    
3. Объясните как перевести курсор дисплея на вторую строчку?
     

Общий план выполнения работы:

1. Разработать принципиальную схему устройства, способного измерять расстояние и выводить вычисленное значение на экран LCD-дисплея.
2. Разработать модель программы на визуальном языке Flprog.
3. Реализовать данную схему на плате безпаячного монтажа.
4. Написать программу для микроконтроллера.
5. 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. LCD-display - 1шт.
4. Потенциометр - 1шт.
5. Провода папа-мама- 16шт.
6. Провода папа-папа - 5шт.
7. Датчик HC-SR04 - 1шт.

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 на дисплей LCD, такжи при достижении определенного лимит расстояния сообщение с экрана должно пропадать(это можно контролировать через 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:

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal _lcd1(12, 11, 2, 3, 4, 5);
int _dispTempLength1=0;
boolean _isNeedClearDisp1;

int _disp2oldLength = 0;
int _ultrasonic1O = 0;
unsigned long _ultrasonic1P = 0UL;
int _disp1oldLength = 0;

void setup()
{
_lcd1.begin(16, 2);
pinMode(9, OUTPUT);
pinMode(8, INPUT);
}

void loop()
{
if (_isNeedClearDisp1) {
_lcd1.clear();
_isNeedClearDisp1= 0;
}
if (abs((millis() - _ultrasonic1P))>100) {
digitalWrite(9, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(9, LOW);
int _ultrasonicTemp=(pulseIn(8, HIGH))/58;

if( _ultrasonicTemp<300) {
_ultrasonic1O=_ultrasonicTemp;
}
_ultrasonic1P=millis();
}

if (((_ultrasonic1O)) >= (30)) {
_dispTempLength1 = ((String("an 30 sm."))).length();
if (_disp2oldLength > _dispTempLength1) {
_isNeedClearDisp1 = 1;
}
_disp2oldLength = _dispTempLength1;
_lcd1.setCursor(0, 1);
_lcd1.print((String("an 30 sm.")));
}
else {
if (_disp2oldLength > 0) {
_isNeedClearDisp1 = 1; _disp2oldLength = 0;
}
}
if (((_ultrasonic1O)) >= (30)) {
_dispTempLength1 = ((String("Distance more th"))).length();
if (_disp1oldLength > _dispTempLength1) {
_isNeedClearDisp1 = 1;
}
_disp1oldLength = _dispTempLength1;
_lcd1.setCursor(int((16 - _dispTempLength1)/2), 0);
_lcd1.print((String("Distance more th")));
}
else {
if (_disp1oldLength > 0) {_isNeedClearDisp1 = 1; _disp1oldLength = 0;}
}
}

Реализация в визуальной среде разработки Flprog:

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 требуется собрать мини-проект включающий в себя LCD-дисплей и ультразвуковой дальномер. собрал схему с их включением. Написал программный код в Arduino IDE, реализующий задание лабораторной работы. Также сделал модель программы в визуальной среде разработки flprog.