LifeGuard 2.0: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Bạn đã bao giờ muốn thực hiện các phép toán, đọc cảm biến, giám sát đầu vào tương tự và kỹ thuật số, đồng thời điều khiển đầu ra tương tự và kỹ thuật số mà không có kinh nghiệm điện tử trước đây? Nếu có, dự án này chỉ dành cho bạn! Chúng tôi sẽ sử dụng bộ vi điều khiển và MATLAB để tạo ra một thiết bị có thể được sử dụng để giám sát và nâng cao hệ thống EF Express SMART RAIL. Với một bộ vi điều khiển, các khả năng cho đầu vào và đầu ra (tín hiệu / thông tin đi vào bo mạch và tín hiệu ra khỏi bo mạch) là vô tận. Chúng tôi sẽ sử dụng cảm biến flex và chiết áp làm đầu vào. Đầu ra của chúng sẽ là một thông báo qua màn hình LCD và đèn LED cùng với một bộ rung, tương ứng. Những cải tiến mà chúng tôi hy vọng sẽ triển khai vào hệ thống SMART RAIL có liên quan đến việc cải thiện độ an toàn của hệ thống. Lấy máy tính xách tay và bộ vi điều khiển của bạn và để chúng tôi bắt đầu!

Bước 1: Phần mềm và Vật liệu

Phần mềm cần thiết

1.) MATLAB

- Bạn sẽ cần tải xuống phiên bản cục bộ của MATLAB trên máy tính của mình. Truy cập mathworks.com và thiết lập tài khoản MATHWORKS, tải xuống tệp và kích hoạt giấy phép của bạn.

-Bạn nên tải xuống và cài đặt TẤT CẢ các hộp công cụ có sẵn cho phiên bản mới nhất (R2016a hoặc R2016b).

-Người dùng máy chủ: bạn phải có OSX 10.9.5 trở lên để chạy R2015b, có thể chạy phiên bản MATLAB cũ hơn.

2.) Gói hỗ trợ phần cứng Arduino:

-Cài đặt Gói hỗ trợ phần cứng Arduino. Mở MATLAB. Trên tab Trang chủ MATLAB, trong Trình đơn Môi trường, chọn Tiện ích bổ sung Nhận Gói Hỗ trợ Phần cứng Chọn "Gói Hỗ trợ MATLAB cho Phần cứng Arduino". Bạn sẽ cần đăng nhập vào tài khoản MATHWORKS của mình

-Nếu quá trình cài đặt của bạn bị gián đoạn và bạn liên tiếp gặp lỗi / lần thử khi cài đặt gói phần cứng - hãy tìm và xóa thư mục tải xuống Arduino trên ổ cứng của bạn và bắt đầu lại từ đầu.

Vật liệu cần thiết

1.) Máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn

2.) Bảng Arduino SparkFun

3.) Cảm biến Flex

4.) Chiết áp

5.) Màn hình LCD

6.) đèn LED

7.) Bộ công cụ của nhà phát minh SparkFun (Tìm trực tuyến)

8.) Cáp USB và USB mini

9.) Dây nhảy

10.) Bộ rung Piezo

Bước 2: Kết nối với Arduino của bạn và xác định cổng COM

(Cổng COM của bạn có thể thay đổi mỗi khi bạn cắm) Kết nối cáp USB Arduino với máy tính và USB mini với bảng Arduino của bạn. Bạn có thể cần đợi một vài phút để tải xuống trình điều khiển.

Để xác định cổng COM:

Trên PC

Phương pháp 1: Trong MATLAB sử dụng lệnh - fopen (serial ('nada'))

-để xác định cổng com của bạn. Bạn có thể gặp lỗi như sau: Lỗi khi sử dụng serial / fopen (dòng 72) Mở không thành công: Cổng: NADA không khả dụng. Các cổng có sẵn: COM3. Lỗi này chỉ ra rằng cổng của bạn là 3.

-Nếu Phương pháp 1 không thành công trên PC của bạn, hãy mở Trình quản lý Thiết bị của bạn và mở rộng danh sách Cổng (COM và LPT). Lưu ý số trên Cổng nối tiếp USB. ví dụ. 'Cổng nối tiếp USB (COM *)' Số cổng là * ở đây.

-Nếu không có cổng nào được hiển thị, hãy đóng MATLAB và khởi động lại máy tính của bạn. Mở MATLAB và thử lại fopen (serial ('nada')).

-Nếu không thành công, bạn có thể cần tải xuống trình điều khiển của SparkFun từ tệp CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe, mở và chạy tệp CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe và chọn Giải nén. (Bạn có thể cần mở tệp từ explorer, nhấp chuột phải và 'Chạy với tư cách Quản trị viên').

-Trong cửa sổ lệnh MATLAB tạo một đối tượng Arduino - a = arduino ('comx', 'una'); % x là số cổng của bạn từ phía trên cho PC (không có số 0 trước!)

Trên máy Mac

Phương pháp 1: Từ dòng lệnh MATLAB hoặc trong Mac Terminal và nhập: 'ls /dev/tty.*' Lưu ý số cổng được liệt kê cho dev / tty.usbmodem * hoặc dev / tty.usbserial *. Số cổng là * ở đây.

-Nếu Phương pháp 1 không thành công trên MAC của bạn, bạn có thể cần phải

- Thoát khỏi MATLAB

- Đóng phần mềm Arduino và rút cáp USB Arduino

-cài đặt Java 6 Runtime

-cài đặt phần mở rộng hạt nhân trình điều khiển USB

-Khởi động lại máy tính của bạn

-Kết nối cáp USB Arduino

-Chạy từ dòng lệnh MATLAB hoặc Mac Terminal: ls /dev/tty.*

-Lưu ý số cổng được liệt kê cho dev / tty.usbmodem * hoặc dev / tty.usbserial *. Số cổng là * ở đây.

-Trong cửa sổ lệnh MATLAB tạo một đối tượng Arduino - a = arduino ('/ dev / tty.usbserial *', 'una'); % * là số cổng của bạn từ trên cho MAC hoặc '/dev/tty.usbmodem*'

Bước 3: Mã Matlab

Đầu vào:

1.) Cảm biến Flex

2.) Chiết áp

Kết quả đầu ra:

1.) Màn hình LCD với thông báo "Tàu sắp tới"

2.) đèn LED

3.) Bộ rung Piezo

Trong bước này, chúng tôi sẽ xây dựng mã sẽ phân tích đầu vào từ bảng Arduino và cung cấp đầu ra dựa trên kết quả phân tích của MATLAB. Đoạn mã sau sẽ cho phép bạn thực hiện một số chức năng: khi chiết áp được kích hoạt, còi piezo sẽ phát ra các tần số xen kẽ và đèn LED màu đỏ sẽ nhấp nháy. Khi không phát hiện thấy tàu, đèn LED màu xanh lá cây sẽ sáng. Khi cảm biến linh hoạt được kích hoạt, đèn LED tham lam sẽ tắt, đèn LED màu đỏ sẽ sáng và màn hình LCD sẽ hiển thị thông báo có nội dung "Chuyến tàu đến".

Mã MATLAB:

% remery1, shornsb1, wmurrin

% Mục đích: Cảnh báo tàu hỏa

% IInput: chiết áp, cảm biến flex

% đầu ra: lcd, âm thanh, ánh sáng

% Nếu bo mạch không được khởi tạo hoặc đang gặp sự cố kết nối, hãy thực thi

% bên dưới lệnh trong nhận xét. Chúng không cần phải được thực thi mọi lúc

%quet sạch tât cả

%đóng tất cả

% clc

% a = arduino ('/ dev / tty.usbserial-DN01DXOM', 'una');

% lcd = addon (a, 'ExampleLCD / LCDAddon', {'D7', 'D6', 'D5', 'D4', 'D3', 'D2'});

% Cấu hình bảng sau khi nó được kết nối

configPin (a, 'D8', 'pullup');% config D8

configPin (a, 'D9', 'PWM');% config D9

thời gian = 50; % đặt thời gian thành 50

clearLCD (lcd)% khởi tạo LCD

% Bắt đầu Vòng lặp

trong khi thời gian> 0

% Điện áp cảm biến Flex xác định xem ánh sáng có màu xanh lá cây hay là ánh sáng

% là màu đỏ và màn hình LCD hiển thị "tàu đang đến"

flex_status = readVoltage (a, 'A0'); % đọc điện áp của cảm biến flex

nếu flex_status> 4% nếu điện áp lớn hơn 4, vòng lặp kích hoạt

writeDigitalPin (a, 'D12', 0)% tắt màu xanh lục

writeDigitalPin (a, 'D11', 1)% bật màu đỏ

printLCD (lcd, 'Train Coming')% hiển thị "tàu đang đến" trên màn hình LCD

tạm dừng (5)% Chờ 5 giây

clearLCD (lcd)% Xóa thông báo khỏi màn hình LCD

writeDigitalPin (a, 'D11', 0)% Tắt đèn LED đỏ

khác

kết thúc

pe_status = readVoltage (a, 'A2'); % Đọc điện áp chiết áp

nếu pe_status> 2% nếu điện áp lớn hơn 2, vòng lặp kích hoạt

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);% bật đèn LED màu đỏ

playTone (a, 'D9', 400,.25);% 400Hz trên Piezo buzzer,.25 giây

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)% tắt đèn LED màu đỏ

tạm dừng (.25)% đợi.25 giây

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)% Lặp lại ở trên, với bộ rung ở 200Hz

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);% Lặp lại ở trên

playTone (a, 'D9', 400,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)% Lặp lại ở trên

playTone (a, 'D9', 400,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)% Lặp lại ở trên

playTone (a, 'D9', 400,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

tạm dừng (.25)

khác

writeDigitalPin (a, 'D12', 1)% nếu điện áp nhỏ hơn 2, bật đèn LED màu xanh lục

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)% lần lượt của đèn LED đỏ

kết thúc

kết thúc

Bước 4: Nối dây cho Cảm biến linh hoạt

Vật liệu cần thiết

1.) 1 Cảm biến Flex

2.) 1 Điện trở 10K Ohm

3.) 8 dây nhảy

* Tham khảo hình ảnh, tương ứng.

Trong mạch này, chúng ta sẽ đo flex. Cảm biến flex sử dụng carbon trên một dải nhựa để hoạt động giống như một biến trở, nhưng thay vì thay đổi điện trở bằng cách xoay một núm, bạn thay đổi bằng cách uốn linh kiện. Một bộ chia điện áp để phát hiện sự thay đổi trong điện trở. Trong trường hợp của chúng tôi, sẽ sử dụng cảm biến flex để phát hiện tàu chạy qua để ra lệnh cho màn hình LCD (xem hình) đọc thông báo "Tàu sắp đến".

* Trong các hình ảnh hiển thị hướng dẫn cách đấu dây Cảm biến linh hoạt, chỉ đề cập đến các dây liên quan đến cách đấu dây Cảm biến linh hoạt. Bỏ qua hệ thống dây cho Servo.

Chân dây như sau:

Bước 1: Trên board Arduino ở phần POWER, cắm 1 dây vào đầu vào 5V và 1 dây vào đầu vào GND (nối đất). Cắm đầu còn lại của dây 5V vào đầu vào dương (+) trên bảng mạch. Cắm đầu kia của dây GND vào đầu vào âm (-) trên bảng mạch.

Bước 2: Trên bảng Arduino trong phần ANALOG IN, cắm 1 đầu vào A0. Cắm đầu dây đó vào đầu vào j20 trên bảng mạch.

Bước 3: Trên bảng Arduino trong phần I / O KỸ THUẬT SỐ, cắm 1 dây vào đầu vào 9. Cắm đầu còn lại vào đầu vào a3.

Bước 4: Trên board mạch, Cắm 1 dây vào đầu vào dương (+). Cắm đầu kia vào đầu vào h24.

Bước 5: Trên board mạch, Cắm 1 dây vào đầu vào âm (+). Cắm đầu kia vào đầu vào a2.

Bước 6: Trên board mạch, Cắm 1 dây vào đầu vào âm (-). Cắm đầu kia vào đầu vào b1.

Bước 7: Trên board mạch, Cắm 1 dây vào đầu vào âm (-). Cắm đầu kia vào đầu vào i19.

Bước 8: Trên bảng mạch, đặt điện trở vào đầu vào i20 và i24.

* Hình ảnh cuối cùng đề cập đến các ứng dụng trong thế giới thực.

Bước 5: Kết nối Arduino với màn hình LCD

* Theo liên kết này (https://ef.engr.utk.edu/ef230-2017-08/projects/ard…) và sau đó tham khảo các bước tôi đã cung cấp bên dưới để kết nối màn hình LCD với Arduino:

Bước 1: Mở tệp zip

Bước 2: Mở tệp ReadMe và làm theo hướng dẫn

Vật liệu cần thiết

1.) Màn hình LCD 16x2 tương tự như thiết bị này từ SparkFun -

2.) Dây nhảy

* Tham khảo hình ảnh, tương ứng.

Bước này sẽ hướng dẫn cách tạo thư viện tiện ích bổ sung trên màn hình LCD và hiển thị "Chuyến tàu đến" trên màn hình LCD.

Chân dây như sau:

Pin LCD -> Pin Arduino

1 (VSS) -> Mặt đất

2 (VDD) -> 5V

3 (V0) -> Chân giữa trên Cảm biến Flex

4 (RS) -> D7

5 (R / W) -> Mặt đất

6 (E) -> d6

11 (DB4) - D5 (PWM)

12 (DB5) -> D4

13 (DB6) -> D3 (PWM)

14 (DB7) -> D2

15 (LED +) -> 5 V

16 (LED-) -> Mặt đất

Bước 6: Kết nối chiết áp mềm

Vật liệu cần thiết

1.) 1 đèn LED

2.) 1 chiết áp mềm

3.) Dây nhảy

4.) Điện trở 3 330 Ohm

5.) Điện trở 10K Ohm

* Tham khảo hình ảnh, tương ứng.

Trong mạch này, chúng ta sẽ sử dụng một loại biến trở khác, một chiết áp mềm. Đây là một dải mỏng và linh hoạt có thể phát hiện vị trí áp dụng. Bằng cách nhấn xuống các phần khác nhau của dải, bạn có thể thay đổi điện trở từ 100 đến 10 K ohms. Bạn có thể sử dụng khả năng này để theo dõi chuyển động trên chiết áp hoặc dưới dạng một nút. Trong mạch này, chúng ta sẽ khởi động và chạy chiết áp mềm để điều khiển đèn LED RGB.

Bước 1: Trên bảng Arduino trong phần DIGITAL I / O, cắm 1 chân vào đầu vào 10 và 1 chân vào đầu vào 11. Tương ứng, cắm đầu còn lại của các chân đó vào đầu vào h6 và h7.

Bước 2: Trên bảng mạch, cắm đèn LED vào các đầu vào a4, a5, a6, a7.

Bước 3: Trên bảng mạch, đặt 3 điện trở 330 ohm vào các đầu vào e4-g4, e6-g6 và e7-g7.

Bước 4: Trên bảng mạch, cắm 1 chân vào đầu vào e5. Cắm đầu kia của chân đó vào đầu vào âm (-).

Bước 5: Trên bảng mạch, đặt điện trở 10K ohm vào đầu vào i19-âm (-).

Bước 6: Trên board mạch cắm 1 chân j18 vào. Cắm đầu kia của chân đó vào đầu vào dương (+).

Bước 7: Trên board mạch, cắm 1 chân vào đầu vào j20. Cắm đầu kia của chân đó vào đầu vào âm (-).

Bước 7: Kiểm tra các tính năng nâng cao của bạn trên hệ thống đường sắt thông minh

Tại thời điểm này, mã MATLAB của bạn phải hoạt động và bảng Arduino phải được kết nối chính xác cùng với tất cả các thành phần được thêm vào. Hãy dùng thử trên Hệ thống Đường sắt Thông minh được chứng nhận và xem các cải tiến của bạn có giúp hệ thống an toàn hơn không.