آردوینو آموزش آردوینو نمایشگر Segment پروژه های آردوینو

طراحی و پیاده سازی سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت با سنسور DHT11

smart-temperature-audio-notification-system-with-arduino-digispark
نوشته شده توسط معین صابری

سیستم های نمایشگر دما و رطوبت یکی از ابزارهای مهم در منازل، ادارات و اماکن مختلف به شمار می روند. به کمک این سیستم شما می توانید میزان دما و رطوبت محیط را مطلع شده و حسب نیاز در موارد خاص، اقدامات لازم را انجام دهید. سیستم های نمایشگر دما و رطوبت دارای نمایشگرهای مختلف از نوع کاراکتری، سون سگمنتی، TFT و غیره هستند. در آموزش سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت ما قصد داریم بر خلاف رویه معمول این دستگاه ها، میزان دما و رطوبت محیط را علاوه بر نمایشگر، از طریق بلندگو نیز پخش کنیم. به کمک این سیستم، شما با فشردن یک کلید، می توانید میزان دما و رطوبت محیط را به صورتی صوتی از طریق بلندگوی متصل به دستگاه، بشنوید. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 


برد آردوینو UNO


سیستم دیتالاگر جهت دریافت داده های سنسور، پردازش و ذخیره آن، نیاز به یک برد کنترلی/پردازشی دارد. برد آردوینو UNO، یک برد فوق العاده کاربردی در نمونه سازی اولیه و حتی محصول نهایی است. به کمک این برد به سادگی می توانید سنسورها، نمایشگرها و ماژول های مختلفی را به آن متصل کنید. این برد راه اندازی و کار با میکروکنترلر را بسیار ساده می کند. کافیست به کمک یک کابل آن را به رایانه متصل کنید. سپس به سادگی و بدون نیاز به هیچ پروگرامر جانبی، می توانید برنامه را بر روی آن منتقل کنید.

 

بر روی برد آردوینو UNO تمام ملزومات لازم جهت راه اندازی برد تعبیه شده است. از جمله این ملزومات می توان به کریستال و خازن های کاهش نوسان ولتاژ اشاره نمود. همچنین بر روی این برد یک رگولاتور ۳٫۳ ولت جهت تغذیه ماژول های مختلف قرار گرفته است. به طور کلی استفاده از برد آردوینو در پروژه ها، سبب تسریع و تسهیل روند توسعه خواهد شد. در پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت این برد داده ها را از سنسور دریافت کرده و ضمن نمایش آن بر روی نمایشگر، در صورت فرمان کاربر، به صورت صوتی میزان دما و رطوبت محیط را اعلام می نماید.

 


ماژول MP3 PLAYER


ماژول MP3 PLAYER از نوع DF، یکی از پرکاربردترین ماژول های پخش صدا به شمار می رود. ابعداد کوچک، قیمت مناسب و سهولت در راه اندازی، این ماژول را به انتخابی ماسب در پروژه های مختلف که نیاز به پخش صدا است، بدل می نماید. این ماژول می تواند فایل های MP3 ذخیره شده در کارت SD را به سادگی خوانده و از طریق بلندگو، پخش نماید.

turn system with audio playback and show turn with Arduino

 

از دیگر قابلیت های این ماژول با توان پخش سه وات، می توان به رابط سریال آن اشاره نمود. ماژول DF PLAYER با پشتیبانی از پروتکل UART، به سادگی با میکروکنترلرها ارتباط برقرار کرده و فرامین مربوط به پخش صدا را دریافت می نماید. برای این ماژول، شرکت سازنده آن کتابخانه ای توسعه داده که به سادگی می توان از آن در پروژه ها، استفاده نمود. برای راه اندازی و کار با این ماژول، کافیست فایل های صوتی را در یک کارت SD و در صورت تمایل در فولدرهای مختلف، ذخیره کرده و با ارسال فرمان به ماژول، فایل های هر فولدر را پخش نمایید. در نهایت، این ماژول بازه تغذیه بین ۳٫۲الی ۵ ولت داشته که ۴٫۲ ایده ال است. همچنین، بهتر است تغذیه این ماژول از آردویینو تامین نشده و از منبع تغذیه مستقل و قدرتمند تر تغذیه این ماژول تامین گردد. در این پروژه دما و رطوبت اندازه گیری شده از طریق این ماژول به صورت صوتی اعلام می شود.

 


سنسور دما و رطوبت DHT11


سنسور دما و رطوبت DHT11، یک سنسور بسیار کاربردی جهت سنجش میزان دما و رطوبت است. به کمک این سنسور و به سادگی تمام، می توانید میزان دما و رطوبت محیط را با آردوینو بسنجید و نمایش دهید. این سنسور تنها از یک پایه جهت ارسال داده ها استفاده می کند. جهت راه اندازی و کار با این سنسور، کتابخانه تحت آردوینو توسعه یافته که روند توسعه پروژه را بسیار تسریع خواهد بخشید. در پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت، دما و رطوبت اندازه گیری شده توسط این سنسور، بر روی نمایشگر نمایش داده شده و در صورت فرمان کاربر، به صورت صوتی به وی اعلام خواهد شد.

 


ماژول نمایشکر سون سگمنت TM1637


نمایشگرهای هفت قسمتی یا Seven Segment، یکی از پرکاربردترین ماژول ها در نمایش پارامترها و خروجی به کاربر هستند. اما یکی از معایب این نمایشگرها، تعداد زیاد پایه جهت راه اندازی است. اما ماژول TM1637 با حل این مشکل و با بهره گیری از پروتکل I2C، تنها نیاز به دو پایه جهت راه اندازی دارد.

آموزش ساخت دماسنج و رطوبت سنج دیجیتال با -سنسور-DHT-TM1637

 

نمایشگر TM1637 سازگاری کامل با بردهای آردویینو داشته و به لطف کتابخانه قدرتمند آن، به سادگی راه اندازی می شود. از آنجاییکه تغذیه این ماژول ۵ ولت است، به سادگی این تغذیه را می توان از آردویینو تامین نمود. در پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت از این نمایشگر جهت نمایش دما و رطوبت، استفاده می کنیم. با توجه به اشغال تنها دو پایه از آردویینو و کتابخانه قدرتمند آن، این نمایشگر انتخابی بسیار مناسب در پروژه ها جهت نمایش پارامترهایی نظیر دما، رطوبت و… به شمار می رود.

 


کتابخانه های مورد نیاز و نحوه نصب


در پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت از ماژول TM1637 جهت نمایش دما و رطوبت به کاربر و از ماژول DF PLAYER جهت پخش صوتی میزان دما و رطوبت استفاده می کنیم. بنابراین نیاز است تا در ابتدا، کتابخانه مربوط به هرکدام را در نرم افزار آردویینو، نصب نماییم. برای نصب کتابخانه نمایشگر Seven Segment، ابتدا در نرم افزار آردویینو، مطابق تصویر زیر و با توجه به فلش های قرمز رنگ، بر روی منوی Tools و سپس Manage Libraries کلیک کنید.

 

در قدم بعدی، در منوی ظاهر شده، در کادر جستجو، عبارت TM1637 را جستجو کرده و در میان کتابخانه های ظاهر شده، کتابخانه مشخص شده با کادر قرمز رنگ در تصویر زیر را نصب نمایید.

افزودن کتابخانه های مورد نیاز به آردوینو - دیجی اسپارک

 

پس از این مرحله، نوبت به نصب کتابخانه پخش صدای DF MINI PLAYER  می رسد. مطابق مرحله، پیشین با کلیک بر روی منوی Tools وسپس انتخاب گزینه Manage Libraries، در کادر جست و جو، عبارت DFPlayer_Mini را تایپ کرده و مطابق کادر قرمز رنگ در تصویر زیر، کتابخانه DF ROBOT را نصب نمایید.

دانلود و نصب کتابخانه DF player - دیجی اسپارک

 


شماتیک و اتصالات


در این قسمت به بررسی شماتیک و اتصالات پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت می پردازیم. در ابتدا تصویر زیر شمای کلی اتصالات را نمایش می دهد.

شماتیک و اتصالات پروژه اعلام صوتی دما رطوبت - دیجی اسپارک

در ادامه، اتصالات مدار را در پیش می گیریم.

 


سیم کشی و اتصالات آردوینو و ماژول DF PLAYER


  • اتصال پایه VCC ماژول به ولتاژ ۴٫۲ خروجی ماژول کاهنده
  • اتصال پایه GND ماژول به پایه خروجی کاهنده و اتصال این پایه به GND آردوینو
  • اتصال پایه TX ماژول به صورت سری با یک مقاومت یک کیلو اهمی به پایه ۱۰ آردوینو
  • اتصال پایه RX ماژول به صورت سری با یک مقاومت یک کیلو اهمی به پایه ۱۱ آردوینو

توجه۱: تغذیه ماژول DF از یک متبع تغذیه جداگانه تامین شده و باید ولتاژ ۴٫۲ بر روی این ماژول قرار گیرد. توجه داشته باشید که برای این منظور از یک مبدل کاهنده ولتاژ استفاده شده است.

توجه۲: پیش از اتصال خروجی کاهنده، حتما ولتاژ خروجی را ابتدا تنظیم کرده و سپس اتصال را برقرار نمایید.

توجه۳: ورودی ماژول کاهنده به یک آداپتور ۵ ولت ۲ آمپر متصل شده است.

توجه ۴:در پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت ما از یک بلندگو ۸ اهم ۳ وات استفاده کرده ایم.

 


اتصالات سنسور DHT11 و آردوینو


  • اتصال پایه تغذیه مثبت سنسور به پایه ۵ ولت آردوینو
  • اتصال پایه GND سنسور به پایه GND آردوینو
  • اتصال پایه دیتای سنسور به پایه A3 برد آردوینو

 


اتصالات نمایشگر TM1637 و برد آردوینو


  • اتصال پایه VCC نمایشگر به پایه ۵V آردوینو
  • اتصال پایه GND نمایشگر به پایه GND آردوینو
  • اتصال پایه CLK نمایشگر  به پایه A4 برد آردوینو
  • اتصال پایه DIO نمایشگر به پایه A5 آردوینو

 


نحوه پخش دما به صورت صوتی


ماژول DF PLAYER جهت اجرای فایل های صوتی، دارای یک سوکت کارت SD است. این ماژول از طریق رابط سریال UART فرامین پخش را دریافت و پخش می نماید. برای این مورد کتابخانه تحت آردوینو توسعه یافته که به سادگی می توانید این ماژول را راه اندازی کنید. با کلیک بر روی این لینک می توانید این آموزش را مطالعه کنید. در این ماژول ما صدای اعداد از ۰ الی ۱۰۰ را در کارت SD درفولدری به نام ۱۶ ذخیره می کنیم. سپس در فولدری با نام ۱۷، دو صدا با عبارت “دما” و “رطوبت” ذخیره کرده می کنیم. توجه داسته باشید که نام فایل ها در فولدر اعداد، باید به فرمت “mp3.001”، “mp3.002” و…. از عدد ۱ الی ۱۰۰ ذخیره گردد. در کنار این، در فولدر ۱۷، عبارت دما با نام “mp3.001”  و عبارت رطوبت با نام “mp3.002” ذخیره می گردد.

توجه۱: نام فایل ها باید به صورت سه رقم باشد. برای اعداد دو رقمی، به عنوان مثال عدد ۱۷، به صورت ۰۱۷٫mp3 ذخیره نمایید.

توجه۲ :سنسور DHT11 توانایی اندازه گیری دما در بازه ۰ الی ۵۰ و رطوبت ۲۰ الی ۹۰ درصدی را دارد.

 


کدهای برنامه


در این قسمت به بررسی کدهای برنامه می پردازیم. این کدها را بر روی برد آردوینو UNO خود آپلود نمایید.

 

جهت دسترسی به این بخش، اشتراک اسپارکر پلاس تهیه کنید.

 


اجرای پروژه


در این قسمت به اجرای پروژه می پردازیم. پس از اجرای پروژه مطابق تصویر زیر، نمایشگر دما و رطوبت را نمایش می دهد. دو رقم سمت چپ دما و دو رقم سمت راست مربوط به رطوبت است.

پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت - دیجی اسپارک

در این هنگام جهت پخش صوتی صدا، کافیست کلید متصل به پایه A0 را فشرده و یا این پایه را به زمین متصل کنید. البته باید در نظر داشته باشید که فابل های صوتی را با فرمتی که پیشتر گفته شده، در کارت SD ذخیره نمایید.

 


تحلیل کدهای پروژه


در این قسمت به تحلیل و بررسی کدهای پروژه می پردازیم. از آنجاییکه درون کدهای پروژه  به صورت خط به خط توضیحات(کامنت) درج شده است، بنابراین با مطالعه آن ها می توانید روال کلی کار را دریابید. در اینجا ما جهت تنظیمات اولیه ماژول DF PLAYER، از توابع کتابخانه آن استفاده می کنیم. پس از تنظیمات اولیه در تابع setup، به سرغ loop برنامه می رویم. در قسمت loop، داده های مربوط به دما و رطوبت را خوانده و در قالب رشته، بر روی نمایشگر درج می کنیم. پس از این، در صورت فشرده شدن کلید، تابع notify که ورودی های خود را از دما و رطوبت دریافت می کند، با فرمان به ماژول DF، دما و رطوبت را پخش خواهد نمود.

 


لوازم مورد نیاز


  1. برد آردویینو UNO
  2. ماژول نمایشگر TM1637 سون سگمنت با رابط I2C
  3. ماژول MP3 PLAYER از نوع DF MINI 
  4. کارت SD
  5. برد بورد و کابل
  6. کلید فشاری
  7. سنسور دمای DHT11

 


جمع بندی


در پروژه سیستم اعلام صوتی دما و رطوبت به طراحی و پیاده سازی یک سیستم نمایشگر دما و رطوبت به همراه پخش صوتی میزان دما و رطوبت اندازه گیری شده پرداختیم. به کمک این سیستم شما می توانید با فشردن یک کلید، دما و رطوبت محیط را به صورت صوتی بشنوید. در این پروژه جهت پخش صدای محیط از ماژول فوق العاده کاربردی و جادویی DF PLAYER استفاده کرده ایم. این ماژول قادر به پخش صدا از طریق کارت SD بوده و به کمک رابط UART آن می توان فرامین مربوط به پخش صدا را ارسال نمود. در کنار این، جهت راه اندازی و تسریع در توسعه پروژه، این ماژول دارای کتابخانه آردوینو است.

 

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.

 

درباره نویسنده

معین صابری

کارشناسی ارشد رشته معماری سیستم های کامپیوتری

مالي که ز تو کس نستاند، علم است
حرزي که تو را به حق رساند، علم است
جز علم طلب مکن تو اندر عالم
چيزي که تو را ز غم رهاند، علم است
(شیخ بهایی)

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه

۴ دیدگاه

  • بسیار عالی بود مهندس
    البته به جز اینکه باید برای پخش صدا پایه منفی را a0 متصل کنیم ولی خب مهم نیست و میشه بین این دوپایه یک ریموت کنترل گذاشت تا با فشردن ریموت رله فعال شده و دوپایه را یک لحظه اتصال دهد

      • مهندس بنظرم پروژه را بروز رسانی کنید و یه ریموت کنترل هم بهش اضافه کنید یا بجای ریموت کنترل ماژول سیم‌کارت متصل کنید وقتی زنگ می‌زنیم دما را بخونه منظورم دما را تو موبایل بخونه