Điều khiển thiết bị trong thế giới thực bằng PC của bạn: 15 bước (có hình ảnh)

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

Có thể hướng dẫn này chỉ cho bạn cách giao diện PC và bộ vi điều khiển. Bản trình diễn này sẽ cảm nhận giá trị của nồi hoặc bất kỳ đầu vào tương tự nào và cũng có thể điều khiển một servo. Tổng chi phí dưới $ 40 bao gồm cả servo. Servo bật một công tắc nhỏ và sau đó công tắc vi mô sẽ bật đèn. Trong một ứng dụng thực tế, nồi có thể là một cảm biến nhiệt độ và servo có thể đang bật lò sưởi. Có thể thay thế servo bằng rơ le hoặc bộ điều khiển điện khác. Picaxe được lập trình trong một phiên bản đơn giản của cơ bản và giao diện sử dụng VB. Net. Tất cả phần mềm đều có sẵn miễn phí. Tài liệu hướng dẫn liên quan chỉ ra cách liên kết hai bộ vi điều khiển qua internet

Bước 1: Tập hợp các bộ phận

Danh sách bộ phận: Chip Picaxe 08M có sẵn từ nhiều nguồn bao gồm Rev Ed https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ (Anh), PH Anderson https://www.phanderson.com/ (Mỹ) và Microzed https://www.microzed.com.au/ (Úc) Protoboard, servo, microwitch, pin 9V, pin 4xAA và giá đỡ, dải thẻ, điện trở 10k, điện trở 22k, tụ 33uF 16V, tụ 0,1uF, 7805L nguồn điện thấp 5V Bộ điều chỉnh, nồi 10k, dây điện (dây điện thoại / dây dữ liệu lõi rắn, ví dụ như Cat5 / 6), bóng đèn 6V, ổ cắm và vỏ cái D9, 2 mét dây dữ liệu lõi 3 (hoặc 4), kẹp pin Các công ty trên cũng bán USB cho các thiết bị nối tiếp rất hữu ích cho máy tính xách tay không có cổng nối tiếp. Cần lưu ý rằng một số thiết bị USB sang nối tiếp không hoạt động tốt như những thiết bị khác và bạn nên mua một chiếc từ một trong những nhà cung cấp trên vì chúng đã được thử nghiệm để sử dụng với chip picaxe. Cái được biết là hoạt động là https://www.rev-ed.co.uk/docs/axe027.pdf Tất nhiên, nếu máy tính của bạn có cổng nối tiếp (hoặc thẻ cổng nối tiếp cũ) thì điều này sẽ không là một vấn đề.

Bước 2: Tải xuống và cài đặt một số phần mềm

Chúng tôi sẽ cần VB. Net và phần mềm điều khiển picaxe. VB. Net (Visual Basic Express) có sẵn từ https://msdn2.microsoft.com/en-us/express/aa718406.aspxNếu liên kết này không hoạt động thì hãy tìm kiếm trong Google cho: tải xuống nhanh cơ bản trực quan hoặc một cái gì đó. Tôi thực sự thấy hữu ích khi cung cấp email thực của mình khi họ gửi các bản cập nhật không thường xuyên.

Bước 3: Xây dựng mạch tải xuống

Mạch tải này sử dụng một chip picaxe, một vài điện trở, một bộ điều chỉnh và một pin 9V. Thông tin thêm có sẵn trong tài liệu picaxe và điều này sẽ chỉ mất vài phút để xây dựng khi tất cả các bộ phận đã được hoàn thiện.

Tôi cũng có thể nói thêm rằng picaxes chạy vui vẻ trên 3 pin AA. Nguồn cung cấp được điều chỉnh 5V rất hữu ích để chạy các đầu vào tương tự vì điện áp tham chiếu không thay đổi, nhưng đối với các mạch bật / tắt đơn giản, không cần nguồn cung cấp được điều chỉnh. Điện áp 5V có thể bị loại bỏ trong những trường hợp này.

Bước 4: Bố cục Protoboard của Mạch tải xuống

Bức ảnh này cho thấy cáp tải xuống chỉ đơn giản là phích cắm D9 và một vài mét cáp đa lõi. Hầu hết các PC hiện đại đều có kết nối cổng nối tiếp D9. Một PC được xây dựng trước khoảng năm 1998 có thể có đầu nối 25 chân. Tôi hàn khoảng 1cm dây lõi rắn vào đầu của dây mềm và sau đó đặt keo tản nhiệt xung quanh - dây lõi rắn đi vào bảng mạch tốt hơn nhiều so với dây mềm.

Bước 5: Tải xuống Chương trình Picaxe

Nhấp vào mũi tên màu xanh lam để tải xuống. Nếu nó không tải xuống, có một số gợi ý gỡ lỗi trong hướng dẫn sử dụng picaxe. Bạn có thể thử tải xuống một chương trình đơn giản để bật và tắt đèn led để kiểm tra hoạt động của chip. Chương trình này vì nó không hoạt động gì cho đến khi nó được kết nối với PC vì nó đang đợi PC gửi cho nó một thứ gì đó. Nếu nó tải về ok thì nó đang hoạt động và chip đã được lập trình và bước tiếp theo là cấu hình lại chip như một chip giao diện nối tiếp.

Sao chép và dán đoạn mã dưới đây. Để xem nó với cú pháp màu, hãy xem trong View / Options / Editor. Các quy ước màu tương tự như VB. Net main: serin 3, N2400, ("Dữ liệu"), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 readadc 1, b1 'đọc pot sau đó gửi lại serout này 0, N2400, ("Dữ liệu", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) select trường hợp b0 'đọc bit dữ liệu b0 trường hợp <140' nếu <140 thì đặt servo thành một vị trí servo 2, 120 tạm dừng 1000 'tạm dừng một giây khác servo 2, 160 tạm dừng 1000 kết thúc chọn thấp 2' tắt servo vì serin vẫn làm điều này goto chính

Bước 6: Định cấu hình lại mạch làm mạch giao diện nối tiếp

Hai thay đổi nhỏ đã được thực hiện đối với mạch picaxe. Điện trở 22k trước đây đi chân 2 nay chuyển sang chân 4. Và chân 2 đã được nối đất. Mục đích duy nhất của chân 2 là nhận dữ liệu lập trình từ PC để một khi chip được lập trình, nó có thể được gắn với mặt đất. Nếu bạn quay lại lập trình chip để sửa lỗi, vv sau đó ngắt kết nối chân 2 khỏi mặt đất và kết nối lại 22k với chân 2. Picaxe nói chuyện trở lại với PC qua chân 7 nên điều này không cần thay đổi.

Một nồi đã được thêm vào và servo đã được thêm vào. Servo không thực sự cần thiết và đèn LED và điện trở 1k sẽ hoạt động tốt và / hoặc bất kỳ mạch nào bạn muốn kết nối. Tôi vừa sử dụng một servo để cho biết cách nhấp vào một thứ gì đó trên màn hình có thể khiến một thứ gì đó thực sự chuyển động. Servo bị ngắt nguồn điện của chính nó. Nguồn điện riêng biệt này sẽ không cần thiết nếu picaxe chỉ bật và tắt đèn led. Picaxe đã sẵn sàng hoạt động - bây giờ chúng ta cần một số mã VB.

Bước 7: Viết một số mã giao diện VB

Sau khi VB. Net được cài đặt, hãy chạy nó và chọn File / New Project và chọn Windows Application. Bạn có thể nhấp vào Tệp / Lưu Tất cả ngay lúc đầu và lưu vào bất kỳ nơi nào bạn thích và sau đó, bắt đầu dự án trong tương lai từ bên trong VB. Net hoặc bằng cách nhấp vào tệp.sln sẽ được tạo.

Bước 8: Thiết kế Biểu mẫu VB. Net

VB tạo một biểu mẫu trống mới được gọi là Form1.vb. Bạn có thể thay đổi tên của nó ngay bây giờ hoặc sau này hoặc chỉ để nó là Form1 nếu dự án đơn giản. Chúng tôi sẽ để nguyên như vậy. Để thêm một số điều khiển, chúng ta cần mở hộp công cụ được khoanh màu xanh lục. Hộp công cụ có thể được mở và đóng bất cứ khi nào cần - thường thì bước đầu tiên là thêm các điều khiển, sau đó đóng hộp công cụ và làm việc trên mã. Bạn có thể để nó mở mọi lúc nhưng nó chiếm một chút màn hình.

Bước 9: Thêm hẹn giờ

Chúng tôi đã cuộn xuống hộp công cụ và chọn bộ hẹn giờ. Nhấp đúp vào bộ đếm thời gian để thêm nó. Hình ảnh của một chiếc đồng hồ có tên là Timer1 sẽ xuất hiện ở cuối màn hình và phía bên phải các thuộc tính của bộ đếm thời gian được tô sáng. Bạn có thể chỉnh sửa chúng hoặc có thể thay đổi chúng trong phần nội dung văn bản của mã. Chúng tôi sẽ giữ nguyên chúng và thay đổi chúng trong phần nội dung của văn bản.

Ngoài ra, hộp công cụ này trông có vẻ hơi khó khăn nhưng chỉ một số ít cần thiết cho hầu hết các chương trình - chúng sẽ bao gồm Nút, Hộp văn bản, Nhãn, Bộ hẹn giờ, Hộp hình ảnh, Hộp kiểm và hộp Radio. Có lẽ hãy mở một chương trình mới và chơi một vài lần.

Bước 10: Thêm một vài nút

Nhấp vào công cụ nút và vẽ kích thước của nút trên Form1. Chúng ta sẽ cần hai nút, một hộp ảnh và một nhãn. Hãy tiếp tục và thêm những thứ này - ảnh chụp màn hình tiếp theo cho thấy tất cả những thứ này được vẽ vào. Kích thước và vị trí không quan trọng và bạn có thể đổi tên chúng sau nếu muốn.

Bước 11: Biểu mẫu với tất cả các điều khiển được thêm vào

Form1 hiện đã được trình bày. Hộp bên cạnh Button2 là một hộp ảnh nhỏ. Bạn có thể đặt hình ảnh vào trong này nhưng chúng tôi sẽ sử dụng nó để cho biết nút nào đã được nhấn bằng cách thay đổi nó từ màu đỏ sang màu xanh lá cây. Label1 hiển thị các thanh ghi picaxe.

Bước 12: Thêm một số mã

Bên phải được khoanh tròn màu xanh lá cây là một số nút hữu ích - nút thứ hai từ bên phải là nút View Code và nút bên phải là View Designer. Trong thực tế khi viết mã, người ta đi qua lại giữa các khung nhìn này. Nói chung, nếu một người đang ở chế độ Designer, nhấp đúp vào một đối tượng chẳng hạn như một nút sẽ hiển thị một vị trí trong Chế độ xem mã để thêm một số mã hoặc lấy một mã vào đoạn mã chạy khi nút được nhấn. Bằng cách này, luồng chương trình trở nên khá trực quan - người dùng nhấp vào những thứ và các bit mã chạy và thay đổi màn hình, v.v. sẽ có Public Class Form1… End Class - đánh dấu điều này và xóa nó. Bây giờ lấy tất cả mã bên dưới và dán nó vào. Imports System. IOImports Strings = Microsoft. VisualBasic 'để có thể sử dụng những thứ như trái (và phải (đối với stringPublic Class Form1Public Khai báo Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal dwMilliseconds As Integer)' cho câu lệnh sleepDim WithEvents serialPort As New IO. Ports. SerialPort 'serial port khai báoDim PicaxeRegisters (0 To 13) As Byte' đăng ký b0 đến b13Private Sub Form1_Load (ByVal sender As Object, ByVal e As System. EventArgs) Handles Me. LoadTimer1. Enabled = True 'đặt mã này trong mã mặc định là false khi tạoTimer1. Interval = 5000' 5 giâyPictureBox1. BackColor = Color. Red 'được đặt thành vị trí' red'Array. Clear (PicaxeRegisters, 0, 13) 'có thể không cần thiết như mảng đã khai báo blankEnd SubPrivate Sub Timer1_Tick (ByVal sender As System. Object, ByVal e As System. EventArgs) Xử lý chuỗi Timer1. Tick 'timer sau mỗi 5 giây DataP acket (0 To 17) As Byte 'toàn bộ gói dữ liệu "Data" +14 byte Asc (Mid ("Data", i + 1, 1)) 'thêm từ "Data" vào gói tinNextFor i = 0 Đến 13DataPacket (i + 4) = PicaxeRegisters (i)' thêm tất cả các byte vào gói tin IsOpen ThenserialPort. Close () 'chỉ trong trường hợp đã được mởEnd IfTryWith serialPort. PortName = "COM1"' Hầu hết các máy tính mới mặc định là com1 nhưng bất kỳ máy tính nào trước năm 1999 có chuột nối tiếp có thể sẽ mặc định là com2. BaudRate = 2400 '2400 là maxiumum tốc độ cho picaxes nhỏ. Chẵn lẻ = IO. Ports. Parity. Không có 'không chẵn lẻ. DataBits = 8' 8 bit. StopBits = IO. Ports. StopBits. Một 'một bit dừng. ReadTimeout = 1000' mili giây nên hết thời gian sau 1 giây nếu không có phản hồi. Open () 'mở cổng nối tiếp. DiscardInBuffer ()' xóa bộ đệm đầu vào. Write (DataPacket, 0, 18) 'gửi mảng gói dữ liệuCall Sleep (300)' tối thiểu 100 mili giây để đợi fo r dữ liệu để quay lại và hơn thế nữa nếu luồng dữ liệu dài hơn. Đọc (DataPacket, 0, 18) 'đọc lại trong mảng gói dữ liệu. Close ()' đóng cổng nối tiếpEnd WithFor i = 4 To 17LabelString = LabelString + "" + Str (DataPacket (i)) 'biến thành chuỗi văn bảnNextLabel1. Text = LabelString' đặt chuỗi văn bản trên màn hìnhCatch ex As Exception'MsgBox (ex. ToString) 'bỏ ghi chú này nếu bạn muốn xem thông báo lỗi thực sựLabel1. Text = " Timeout "'sẽ hiển thị điều này nếu picaxe không được kết nối vvEnd TryEnd SubPrivate Sub Button1_Click (ByVal sender As System. Object, ByVal e As System. EventArgs) Handles Button1. ClickPictureBox1. BackColor = Color. Red' thay đổi ô thành redPicaxeRegisters (0) = 120 'một giá trị tùy ý cho servoEnd SubPrivate Sub Button2_Click (ByVal sender As System. Object, ByVal e As System. EventArgs) Handles Button2. ClickPictureBox1. BackColor = Color. Green' thành greenPicaxeRegisters (0) = 160 'giá trị tùy ý cho servoEnd SubEnd Class

Bước 13: Chạy chương trình

Tăng sức mạnh cho picaxe nếu nó không được cấp nguồn. Chạy chương trình vb.net bằng cách nhấp vào hình tam giác màu xanh lá cây ở đầu màn hình gần giữa. Ở bên phải của hình tam giác chạy là một nút tạm dừng và một nút dừng, hoặc chương trình có thể được dừng bằng cách nhấp vào x trên cùng bên phải hoặc bằng Tệp / Thoát nếu bạn đã thêm menu. Chương trình có thể được biên dịch nếu bạn muốn nhưng để gỡ lỗi, hãy để nó chạy trong VB. Bộ đếm thời gian sẽ gửi byte ra mỗi 5 giây nên sẽ mất 5 giây để màn hình xuất hiện. Label1 đang hiển thị một kết xuất của 14 thanh ghi picaxe. Chúng được gửi đến picaxe và sau đó gửi lại một lần nữa. Gần như chắc chắn không cần thiết phải gửi tất cả 14 và mã của bạn có thể được thay đổi cho phù hợp. Byte thứ hai có giá trị 152 là giá trị của pot thay đổi từ 0 thành 255, nếu nút 1 được nhấp vào, nó sẽ gửi giá trị 120 trong byte đầu tiên và nếu nút 2 được nhấp, nó sẽ gửi 160 và chương trình picaxe giải mã chúng và di chuyển servo. Mã này hiển thị cách gửi dữ liệu và lấy lại dữ liệu từ bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển có thể bật tất cả các loại thiết bị - Tôi có khoảng 30 vòng quanh nhà của tôi để chạy vòi phun nước, đèn chiếu sáng, an ninh, phát hiện ô tô trên đường lái xe, bật một số máy bơm 3,6Kw và cảm nhận mức nước trong bể. Picaxes có thể được kết nối trên một xe buýt chung và thậm chí có thể giao tiếp với nhau thông qua liên kết vô tuyến, cũng có thể tải lên và tải xuống dữ liệu từ các trang web và do đó sử dụng internet để kết nối các thiết bị ở mọi nơi trên thế giới https://www.instructables. com / id / Worldwide-microcontroller-link-for-under-20 / Hai trang tiếp theo cũng chứa một số ví dụ về cách sử dụng các cảm biến khác nhau và cách điều khiển các thiết bị khác nhau. Dr James MoxhamAdelaide, Nam Úc

Bước 14: Thiết bị đầu vào

Bộ lập trình picaxe chứa một số tệp trợ giúp rất hữu ích, một trong số đó được gọi là "Mạch giao diện" và nó cũng có sẵn tại https://www.rev-ed.co.uk/docs/picaxe_manual3.pdf cảm nhận môi trường và kiểm soát hữu ích khác. Ngoài những vòng tròn này, có một vài vòng mà tôi sử dụng đi dùng lại. Nhiệt độ - cảm biến nhiệt độ LM35 tạo ra một điện áp có thể đi thẳng vào picaxe và có thể được đọc bằng lệnh readadc hoặc readadc10. Ánh sáng - một điện trở phụ thuộc vào ánh sáng có điện trở thay đổi từ vài trăm ôm trong ánh sáng mặt trời đến hơn 5 megohms trong bóng tối. Đo điện trở ở mức ánh sáng bạn muốn chuyển đổi và đặt LDR mắc nối tiếp với điện trở có cùng giá trị. Ví dụ: tôi muốn phát hiện đèn của một chiếc ô tô đang kéo vào bãi đậu xe để bật một số đèn. Điện trở là khoảng 1M từ ánh sáng gián tiếp vì vậy tôi đặt 1M nối tiếp với LDR. Công tắc - một số công tắc chuyển đổi giữa 5V và 0V (công tắc ném đôi một cực) nhưng một số chỉ bật và tắt. Nếu một công tắc bật, nó có thể gửi 5V đến một chip picaxe nhưng nếu nó tắt, chân picaxe sẽ 'nổi' và có thể là bất kỳ giá trị nào. Mạch này chỉ ra cách kéo đầu vào xuống đất khi công tắc tắt. Đây là mạch để sử dụng cho hầu hết các công tắc nút bấm. Xoay núm và đọc điện áp vào chip. Có tất cả các loại thiết bị điện tử khác tạo ra điện áp từ 0-5V hoặc có thể dễ dàng cấu hình để làm như vậy. Ví dụ như cảm biến từ trường, độ ẩm, tốc độ, cảm ứng, ánh sáng hồng ngoại, áp suất, màu sắc và âm thanh. Các cảm biến nói chung chỉ có giá vài đô la mỗi cái.

Bước 15: Kiểm soát thiết bị

Tệp trợ giúp picaxe chứa giải thích tuyệt vời về cách điều khiển động cơ và đèn. Ngoài ra, tôi thấy có một vài mạch tôi sử dụng lặp đi lặp lại. Đầu tiên là một mạch bán dẫn đơn giản. Một chip picaxe có thể bật tối đa 20mA trên mỗi chân, điều này tốt cho việc bật đèn LED chứ không phải nhiều thứ khác. Một bóng bán dẫn 547 làm tăng dòng điện lên 100mA, tốt cho bóng đèn nhỏ. Mạch thứ hai hiển thị một mosfet. Các Mosfet hầu như không cần dòng điện để điều khiển chúng - chỉ vôn để chúng có thể được điều khiển trực tiếp bằng một picaxe. Có tất cả các loại mosfet có sẵn nhưng sở thích của tôi là một loại có tên BUK555 60B https://www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/BUK555-60A.pdf Nó có thể được điều khiển trực tiếp từ 5V (không giống như một số cần 10V) nhưng ưu điểm chính là nó có điện trở cực kỳ thấp khi bật - 0,045 ohms, không nhiều hơn điện trở của dây mà người ta sẽ kết nối với nó. Điều này có nghĩa là nó không bị nóng khi lái xe tải khá cao, tiết kiệm điện năng và cũng tiết kiệm chi phí tản nhiệt. Như ví dụ lái xe tải 5amp như đèn pha ô tô; watt = bình phương hiện tại x điện trở, vì vậy W = 5 * 5 * 0,045 = 1,12 watt sẽ chỉ cần một bộ tản nhiệt như một miếng nhôm mỏng hình vuông 1 inch. Mạch thứ ba hiển thị một rơle. Có một số thông số cho tất cả các rơ le - điện áp cuộn dây, điện trở cuộn dây và điện áp tải và dòng điện. Ví dụ, một rơ le có thể có một cuộn dây 12V với dòng điện cuộn dây là 30mA, điện trở cuộn dây là 400 ohms và có thể chạy tới 240V ở 1 amp. Dòng điện cuộn dây nhiều vôn và ampe hơn picaxe có thể cung cấp, vì vậy chúng tôi sử dụng mạch bóng bán dẫn để chuyển đổi cuộn dây. Có một diode cũng được bao gồm - điều này áp dụng EMF phía sau khi rơle tắt. Back EMF là thứ tạo ra tia lửa điện cho phích cắm điện, vì vậy bạn không muốn các điện áp cao này ở bất cứ đâu trong mạch điện. Các địa chỉ liên lạc sẽ có dòng điện và vôn tối đa - dòng điện có thể là một vài ampe và vôn thường là 240V vì vậy việc chuyển đổi 12V hoặc 24V sẽ tốt trong phạm vi. Nếu bạn không có kinh nghiệm về điện tử, đừng chơi với điện áp nguồn, cũng có những rơ le nhỏ có điện áp cuộn dây là 5V hoặc 6V. Đối với những rơ le này, bạn có thể không cần nguồn cung cấp 12V riêng biệt mà chỉ cần xem điện trở của cuộn dây vì nhiều rơ le này có dòng điện trên 100mA. Nếu vậy và bạn đang sử dụng bộ điều chỉnh 5V 78L05 100mA, bạn có thể muốn thay đổi bộ điều chỉnh này thành bộ điều chỉnh 7805 có thể cung cấp tối đa 1 amp. Rơ le đặc biệt hữu ích cho việc chuyển đổi nguồn AC - ví dụ như ống phun nước tưới vườn 24VAC, đèn sân vườn 12VAC và trong môi trường ồn ào về điện như ô tô. Chúng cũng hữu ích để điều khiển các tải lớn, ví dụ: một picaxe cung cấp 20mA ở 5V = 0,1W điều khiển bóng bán dẫn 12V ở 100mA = 1,2W đến rơle 24V 100mA = 2,4W tới công tắc tơ điều khiển máy bơm 3600W. Nếu bạn muốn điều khiển nguồn điện như vậy thì hãy nhờ thợ điện đấu dây vào hộp điều khiển và đưa cho bạn hai dây dẫn ra (dây cuộn cho rơ le 12V) là bạn có thể điều khiển được. Bằng cách này, thợ điện có thể ký tên vào hộp điện và bạn có thể làm tất cả các thiết bị điện tử mà không phải lo lắng về việc bị điện giật. Một cách sử dụng khác cho rơ le là điều khiển ngược cho động cơ. Sử dụng điều chế độ rộng xung vào một mosfet, bạn có thể điều khiển tốc độ của động cơ DC và với rơle nguồn DPDT, bạn có thể thay đổi hướng. Đây là một cách đơn giản để điều khiển động cơ lớn giống như những động cơ được sử dụng trong 'cuộc chiến robot'. Vui lòng gửi bình luận nếu bạn cần giúp đỡ để xây dựng một cái gì đó.