آموزش راه اندازی فاصله سنج SRF و نمایشگر LCD کاراکتری با آردوینو

سنسور فاصله سنج SRF با استفاده از امواج آلتراسونیک فاصله شی تا سنسور را تشخیص داده و طبق فرمول سرعت رفت و برگشت صوت محاسبه شده و دیتا ارسال می‌شود. در این آموزش توسط میکروکنترلر آردوینو و سنسور فاصله سنج و فاصله را اندازه گیری کرده و بر روی نمایشگر کاراکتری LCD نمایش می‌دهیم. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

برد آردوینو Arduino

جهت تست و اجرای آموزش نیاز به یک میکروکنترلر خواهیم داشت. در این آموزش از آردوینو Arduino مدل UNO استفاده خواهیم کرد. آردوینو دارای تراشه Atmega328P است و با در اختیار داشتن پایه های کنترلی آنالوگ و دیجیتال I/O میتوان با سنسورهای مختلف ارتباط برقرار کرد. با در نظر گرفتن پروتکل ارتباطی آن ها را راه اندازی و کدنویسی کرد. محیط برنامه نویسی IDE Arduino است که نباز به دانش برنامه نویسی C++ خواهد داشت. با انتقال کد به محیط برنامه نویسی و کامپایل کد پروژه آماده اجرا خواهد بود.مراحل نصب نرم افزار آردوینو Arduino در آموزش زیر نوشته و منتشر شده است. در صورتیکه تا به حال با برد آردوینو کار نکرده اید، ابتدا آموزش زیر را مطالعه و سپس مراحل بعدی را اجرا کنید.

آموزش کار با برد آردوینو Arduino و نصب نرم افزار Arduino IDE

همچنین به صورت مستقیم میتوانید نرم افزار آردوینو را از طریق لینک زیر دانلود کنید. مراحل نصب نرم افزار دقیقا مشابه دیگر نرم افزارهاِ کامپیوتری است.

لینک دانلود نرم افزار آردوینو

سنسور فاصله سنج آلتراسونیک

سنسور آلتراسونیک SRF Ultrasonic با استفاده از امواج صوتی فاصله شی را اندازه گیری می‌کند. سنسور آلتراسونیک به واسطه یک مبدل پالس ها را ارسال و دریافت می‌کند تا اطلاعات مربوط به فاصله یک شی را اندازه گیری کرده و ارسال کند. سنسورهایی که در دسترس ما هستند تنها از یک مبدل جهت ارسال پالس و دریافت اکو Echo استفاده می‌کنند. با اندازه گیری فاصله زمانی بین دریافت و ارسال پالس آلتراسونیک فاصله تا شی مورد نظر را اندازه گیری می‌کند. از سنسورهای آلتراسونیک در طراحی ربات ها جهت تشخیص مجاورت با شی، تشخیص سطح مانند سطح آب، تشخیص موقعیت و تشخیص فاصله می‌توان استفاده کرد. جهت اندازه گیری فاصله سنسور، از فرمول خاصی استفاده می‌کند که سرعت صوت در رفت و برگشت را محاسبه کرده و با تبدیل متر بر ثانیه به واحد میکرو در سانتی متر، فاصله را نمایش می‌هد:

duration/29/2

float Distance = ultrasonic.Ranging(CM);

نمایشگر LCD کاراکتری آردوینو

نمایشگرهای ال سی دی کاراکتری، به دلیل استفاده راحت و قیمت مناسب در بین کاربران بسیار محبوب هستند. نوع ال سی دی کاراکتری بوده و در ابعاد مختلف تولید شده است. ال سی دی مورد استفاده در این آموزش ۲*۱۶ است که دارای ۱۶ ستون و ۲ سطر می‌باشد. به این معنی که قابلیت نمایش ۱۶ کاراکتر در دو خط را دارد. ال سی دی کاراکتری از چیپست موازی HD44780 بسیار محبوب استفاده می‌کند. جهت راه اندازی ال سی دی حداقل به ۶ پایه I/O نیاز داریم. ال سی دی از قابلیت بک لایت Backlight استفاده می‌کند. همچنین دارای رابط MPU چهار بیتی و یا ۸ بیتی است که نوع اتصال مشابه است. ال سی دی کاراکتری با اکثر میکروکنترلرها همخوانی داشته و قابلیت تست و راه اندازی دارد. پایه های ال سی دی LCD را بررسی خواهیم کرد:

VSS = زمین  GND
VCC = تغذیه ۵ ولت
(VO (Display Contrast Pin = تنظیم شدت نور صفحه
(RS (Register Select = انتخاب رجیستر
(RW (Read/Write = پایه Read و Write
E = پایه Enable
D0 – D7 = پایه های دیتا
A = پایه Anode
K = پایه Cathode

 در آموزش زیر توضیحات کامل به همراه معرفی پایه ها منتشر شده است.

آموزش راه اندازی ۳ مدل ال سی دی کاراکتری LCD با آردوینو Arduino

کد آردوینو Arduino

یک تب جدید در نرم افزار باز کرده و تمامی صفحه را پاک کنید. سپس کد زیر را کپی پیست کرده و به نرم افزار آردوینو منتقل کنید.

#include <Ultrasonic.h> // فراخوانی کتابخانه Ultrasonic
#include <LiquidCrystal.h> // فراخوانی کتابخانه ال سی دی کاراکتری

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // پایه آردینو متصل به ال سی دی
Ultrasonic ultrasonic(9,8); // پایه تریگر به پایه شماره ۹ آردوینو و پایه اکو به پایه شماره ۸ آردوینو متصل شده است. 

void setup() {
lcd.begin(16, 2); // نوع ال سی دی ۱۶ در ۲ است.
Serial.begin (9600);
}

void loop()
{
 
  lcd.clear(); // توسط این دستور به صورت پیشفرض صفحه نمایش پاک میشود
 
  lcd.setCursor(0, 0); // انتخاب مکان نما
 
  lcd.print(ultrasonic.Ranging(CM)); // فرمول محاسبه سانتی متر
  Serial.print(ultrasonic.Ranging(CM));
  lcd.print("CM"); // نمایش در ال سی دی به صورت CM
   Serial.println(" CM" );
  delay(100); 
  }

اتصالات فاصله سنج آلتراسونیک

 اتصال پایه‌های LCD به آردوینو

• پایه VSS را به پایه GND، پایه VCC را به ۵ ولت اتصال دهید.
• پایه VO را به پایه GND اتصال دهید.
•  پایه RS را به یکی از پایه های دیجیتال ( بسته به انتخاب در کدنویسی) اتصال دهید. در این آموزش از پایه شماره ۱۲ استفاده کنید.
• پایه RW را به پایه GND اتصال دهید.
• پایه E را به یکی از پایه های دیجیتال ( بسته به انتخاب در کدنویسی) اتصال دهید. در این آموزش از پایه شماره ۱۱ استفاده کنید.
• d4,d5,d6,d7 : با توجه به تعریف متغیر در کد برنامه از پایه های D0 تا D7 ال سی دی به پایه های آردوینو متصل می‌شود.در این آموزش به ترتیب به پایه های ۵،۴،۳،۲  اتصال دهید. پایه D4 به پایه شماره ۵، پایه D5 به پایه شماره ۴ , پایه D6 به پایه شماره ۳ و پایه D7 را به پایه شماره ۲ اتصال دهید.

اتصال سنسور SRF به آردوینو

• پایه تریگر سنسور SRF را یه پایه شماره ۹ دیجیتال آردوینو اتصال دهید.
• پایه اکو سنسور SRF را به پایه شماره ۸ دیجیتال آردوینو اتصال دهید.
• پایه VCC سنسور SRF را به پایه ۳٫۳ ولت آردوینو اتصال دهید.
• پایه GND سنسور SRF را به پایه GND آردوینو اتصال دهید.

تحلیل کد آردوینو فاصله سنج

مرحله اول فراخوانی دو کتابخانه Ultrasonic و LiquidCrystal

نصب کتابخانه LiquidCrystall

جهت راه اندازی ال سی دی به کتابخانه آن نیاز داریم که در بخش Library آردوینو جهت نصب قرار گرفته شده است. از مسیر زیر کتابخانه را نصب کنید:

• از منو Sketch در نرم افزار آردوینو گزینه Include Library را انتخاب کنید.
• سپس Manage Libraries را انتخاب کنید.
• در صفحه باز شده عبارت LiquidCrystal را سرچ کرده و کتابخانه زیر را پیدا و نصب کنید. آخرین ورژن را انتخاب کنید:

کتابخانه Ultrasonic

سنسورهای آلتراسونیک مدل SRF04 و SRF05 به یک روش قابل راه اندازی است و با تعریف پایه های تریگر و  اکو در متن کدنویسی و ارسال و دریافت پالس در برنامه عمل می‌کنند. هر دو سنسور بدون استفاده از کتابخانه قابل استفاده است، اما جهت راحتی و کاهش مراحل کدنویسی از کتابخانه Ultrasonic استفاده خواهیم کرد. کتابخانه در بخش Library آردوینو جهت نصب قرار گرفته شده است. از مسیر زیر کتابخانه را نصب کنید:

• از منو Sketch در نرم افزار آردوینو گزینه Include Library را انتخاب کنید.
• سپس Manage Libraries را انتخاب کنید.
• در صفحه باز شده عبارت Ultrasonic را سرچ کرده و کتابخانه زیر را پیدا و نصب کنید. آخرین ورژن را انتخاب کنید:

انتخاب پایه تریگر و اکو; دو پایه به دلخواه برای تریگر و اکو انتخاب کنید. در این آموزش از پایه ۹ و ۸ دیجیتال آردوینو استفاده شده است.

Ultrasonic ultrasonic(9,8); // پایه تریگر به پایه شماره ۹ آردوینو و پایه اکو به پایه شماره ۸ آردوینو متصل شده است.

انتخاب پایه های نمایشگر ال سی دی جهت اتصال به آردوینو

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // پایه آردینو متصل به ال سی دی

معرفی نوع ال سی دی

void setup() {
lcd.begin(16, 2); // نوع ال سی دی ۱۶ در ۲ است.
Serial.begin (9600);
}

توابع نمایشگر LCD

با فراخوانی دستورات زیر در ابتدا نمایشگر ال سی دی پاک شده و فاصله اندازه گیری شده بر حسب سانتی متر CM بر روی ال سی دی نمایش داده می‌شود.

 lcd.clear(); // توسط این دستور به صورت پیشفرض صفحه نمایش پاک میشود
 
  lcd.setCursor(0, 0); // انتخاب مکان نما

lcd.print(ultrasonic.read(CM)); // فرمول محاسبه سانتی متر

lcd.print("CM"); // نمایش در ال سی دی به صورت CM

وسایل مورد نیاز

برد آردوینو Arduino UNO

سنسور فاصله سنج SRF

نمایشگر ال سی دی کاراکتری LCD 2*16

کابل فلت

همچنین امکان خرید کیت کامل آردوینو بر پایه سنسور فاصله سنج SRF در فروشگاه وجود دارد و از طریق لینک زیر میتوانید اقدام به خرید نمایید:

کیت آردوینو بر پایه فاصله سنج آلتراسونیک SRF کیت فاصله سنج

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.