LifeGuard 2.0: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

آیا تا به حال خواسته اید عملیات ریاضی انجام دهید ، قرائت سنسور را انجام دهید ، ورودی های آنالوگ و دیجیتال را کنترل کرده و خروجی های آنالوگ و دیجیتال را بدون تجربه قبلی در زمینه الکترونیک کنترل کنید؟ اگر بله ، این پروژه فقط برای شماست! ما از میکروکنترلر و MATLAB برای ایجاد دستگاهی استفاده می کنیم که می تواند برای نظارت و تقویت سیستم EF Express SMART RAIL مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از میکروکنترلر ، امکان ورودی و خروجی (ورود سیگنال/اطلاعات به برد و خروج سیگنال از برد) بی پایان است. ما از یک سنسور فلکس و پتانسیومتر به عنوان ورودی خود استفاده خواهیم کرد. خروجی آنها به ترتیب یک پیام از طریق صفحه LCD و چراغ های LED به همراه یک زنگ است. پیشرفت هایی که امیدواریم در سیستم SMART RAIL پیاده سازی کنیم مربوط به بهبود ایمنی سیستم است. لپ تاپ و میکروکنترلر خود را بگیرید و بگذارید ما شروع کنیم!

مرحله 1: نرم افزار و مواد

نرم افزار مورد نیاز

1.) MATLAB

- باید نسخه محلی MATLAB را در رایانه خود بارگیری کنید. به mathworks.com بروید و یک حساب MATHWORKS ایجاد کنید ، فایل ها را بارگیری کرده و مجوز خود را فعال کنید.

-شما باید همه جعبه ابزارهای موجود را برای جدیدترین نسخه (R2016a یا R2016b) بارگیری و نصب کنید.

کاربران Mac: برای اجرای R2015b باید OSX 10.9.5 یا بالاتر داشته باشید ، اجرای نسخه اولیه MATLAB مشکلی ندارد.

2.) بسته پشتیبانی سخت افزار Arduino:

-پکیج پشتیبانی سخت افزار Arduino را نصب کنید. MATLAB را باز کنید. در برگه MATLAB Home ، در منوی Environment ، Add-ons Get Hardware Support Packages را انتخاب کنید "بسته پشتیبانی MATLAB برای سخت افزار آردوینو" را انتخاب کنید. باید وارد حساب MATHWORKS خود شوید

-اگر نصب شما متوقف شود و هنگام نصب بسته سخت افزاری تلاش ها/خطاهای پی در پی ناموفق داشته باشید - پوشه Arduino download را در هارد دیسک خود پیدا کرده و حذف کنید و از ابتدا شروع کنید.

مواد مورد نیاز

1.) لپ تاپ یا کامپیوتر رومیزی

2.) هیئت مدیره SparkFun Arduino

3.) سنسور فلکس

4.) پتانسیومتر

5.) صفحه LCD

6.) چراغ LED

7.) SparkFun Inventor's Kit (پیدا کردن آنلاین)

8.) کابل USB و مینی USB

9.) سیم های بلوز

10.) وزوز پیزو

مرحله 2: به Arduino خود متصل شوید و پورت COM را تعیین کنید

(ممکن است در هر بار وصل شدن پورت COM شما تغییر کند) کابل USB آردوینو را به رایانه خود و مینی USB را به برد آردوینو متصل کنید. ممکن است لازم باشد چند دقیقه منتظر بمانید تا درایورها بارگیری شوند.

برای تعیین پورت COM:

روی کامپیوتر

روش 1: در متلب از دستور - fopen (سریال ('nada')) استفاده کنید

-برای تعیین پورت com خود ممکن است چنین خطایی دریافت کنید: خطا در استفاده از سریال/باز کردن (خط 72) باز نشد: بندر: NADA در دسترس نیست. پورت های موجود: COM3. این خطا نشان می دهد که پورت شما 3 است.

اگر روش 1 در رایانه شما شکست خورد ، مدیر دستگاه خود را باز کرده و لیست Ports (COM و LPT) را گسترش دهید. به شماره موجود در پورت سریال USB توجه کنید. به عنوان مثال، 'پورت سریال USB (COM *)' شماره پورت * اینجاست.

در صورت عدم نمایش پورت ، MATLAB را ببندید و رایانه خود را راه اندازی مجدد کنید. MATLAB را باز کرده و دوباره fopen (سریال ('nada')) را امتحان کنید.

در صورت عدم موفقیت ، ممکن است لازم باشد درایورهای SparkFun را از فایل CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe بارگیری کنید ، فایل CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe را باز کرده و اجرا کنید و Extract را انتخاب کنید. (ممکن است لازم باشد فایل را از explorer باز کرده ، راست کلیک کرده و "Run as Administrator" را اجرا کنید).

-در پنجره فرمان MATLAB یک شیء Arduino ایجاد کنید - a = arduino ('comx' ، 'uno') ؛ ٪ x شماره پورت شما از بالا برای رایانه های شخصی است (بدون صفر قبلی!)

روی مک

روش 1: از خط فرمان MATLAB یا در ترمینال Mac و تایپ کنید: 'ls /dev/tty.*' به شماره پورت ذکر شده برای dev/tty.usbmodem*یا dev/tty.usbserial*توجه کنید. شماره پورت * اینجاست.

اگر روش 1 در MAC شما شکست بخورد ، ممکن است لازم باشد

-خروج از متلب

-نرم افزار آردوینو را ببندید و کابل USB آردوینو را جدا کنید

-Java 6 Runtime را نصب کنید

-پسوند درایور USB را نصب کنید

-کامپیوتر خود را راه اندازی مجدد کنید

-کابل USB آردوینو را دوباره وصل کنید

-اجرای خط فرمان MATLAB یا ترمینال مک: ls /dev/tty.*

-به شماره پورت ذکر شده برای dev/tty.usbmodem* یا dev/tty.usbserial* توجه کنید. شماره پورت * اینجاست.

-در پنجره فرمان MATLAB یک شیء Arduino ایجاد کنید - a = arduino ('/dev/tty.usbserial*' ، 'uno') ؛ ٪ * شماره پورت شما از بالا برای MAC ها یا '/dev/tty.usbmodem*' است

مرحله 3: کد متلب

ورودی ها:

1.) سنسور فلکس

2.) پتانسیومتر

خروجی ها:

1.) صفحه LCD با پیامی که روی آن نوشته شده است "Train Coming"

2.) چراغ LED

3.) وزوز پیزو

در این مرحله ، ما در حال ساختن کدی هستیم که ورودی های برد Arduino را تجزیه و تحلیل کرده و بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل MATLAB خروجی ها را ارائه می دهد. کد زیر به شما امکان می دهد چندین عملکرد را انجام دهید: هنگامی که پتانسیومتر فعال می شود ، زنگ پیزو فرکانس متناوب را منتشر می کند و LED قرمز چشمک می زند. هنگامی که قطار تشخیص داده نمی شود ، چراغ سبز روشن می شود. هنگامی که سنسور Flex فعال می شود ، LED حرص خاموش می شود ، LED قرمز روشن می شود و LCD پیامی را نمایش می دهد که روی آن نوشته شده است "Train Coming".

کد متلب:

٪ remery1 ، shornsb1 ، wmurrin

٪ هدف: هشدار قطار

٪ II ورودی: پتانسیومتر ، سنسور فلکس

٪ خروجی: ال سی دی ، صدا ، نور

٪ اگر برد اولیه نشده است یا مشکلی در اتصال دارد ، دستور را اجرا کنید

٪ زیر دستورات در نظرات. آنها نیازی ندارند هر بار اعدام شوند

٪همه را پاک کن

٪ بستن همه

٪ clc

٪ a = arduino ('/dev/tty.usbserial-DN01DXOM' ، 'uno') ؛

٪ lcd = addon (a، 'ExampleLCD/LCDAddon'، {'D7'، 'D6'، 'D5'، 'D4'، 'D3'، 'D2'})؛

٪ پیکربندی پیکربندی پس از اتصال

configurePin (a ، 'D8' ، 'pullup') ؛٪ D8 را پیکربندی کنید

configurePin (a ، 'D9' ، 'PWM') ؛٪ D9 را پیکربندی کنید

زمان = 50 ؛ ٪ زمان را روی 50 تنظیم کرده است

clearLCD (ال سی دی)٪ مقداردهی اولیه LCD

٪ شروع حلقه

در حالی که زمان> 0

٪ ولتاژ سنسور فلکس تعیین می کند که آیا سبز سبز است یا چراغ

٪ قرمز است و LCD "قطار در راه است" را نمایش می دهد

flex_status = readVoltage (a ، 'A0') ؛ ولتاژ خواندن سنسور فلکس

اگر flex_status> 4٪ اگر ولتاژ بیشتر از 4 باشد ، حلقه ماشه را فعال کنید

writeDigitalPin (a، 'D12'، 0)٪ سبز را خاموش کنید

writeDigitalPin (a، 'D11'، 1)٪ قرمز را روشن کنید

printLCD (ال سی دی ، "قطار می آید")٪ "قطار می آید" روی LCD نمایش می دهد

مکث (5) 5 5 ثانیه صبر کنید

clearLCD (LCD)٪ پاک کردن پیام از LCD

writeDigitalPin (a، 'D11'، 0)٪ LED قرمز را خاموش کنید

دیگری

پایان

pe_status = readVoltage (a ، 'A2') ؛ Read ولتاژ پتانسیومتر را بخوانید

اگر pe_status> 2٪ اگر ولتاژ بیشتر از 2 است ، حلقه ماشه را فعال کنید

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1) ؛٪ LED قرمز را روشن کنید

playTone (a ، 'D9' ، 400 ،.25) ؛٪ پخش 400Hz در زنگ زنگ Piezo ، 0.25 ثانیه

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)٪ LED قرمز را خاموش کنید

مکث (.25)٪ صبر.25 ثانیه

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)٪ در بالا تکرار کنید ، با زنگ در 200Hz

playTone (a ، 'D9' ، 200 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)؛٪ در بالا تکرار کنید

playTone (a ، 'D9' ، 400 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)

playTone (a ، 'D9' ، 200 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)٪ در بالا تکرار کنید

playTone (a ، 'D9' ، 400 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)

playTone (a ، 'D9' ، 200 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)٪ در بالا تکرار کنید

playTone (a ، 'D9' ، 400 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

writeDigitalPin (a، 'D13'، 1)

playTone (a ، 'D9' ، 200 ،.25) ؛

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)

مکث (0.25)

دیگری

writeDigitalPin (a، 'D12'، 1)٪ اگر ولتاژ کمتر از 2 باشد ، LED سبز را روشن کنید

writeDigitalPin (a، 'D13'، 0)٪ چرخش LED قرمز

پایان

پایان

مرحله 4: سیم کشی سنسور فلکس

مواد مورد نیاز

1.) 1 سنسور فلکس

2.) 1 مقاومت 10 کیلو اهم

3.) 8 سیم جامپر

*به ترتیب به تصاویر مراجعه کنید.

در این مدار ، ما فلکس را اندازه گیری می کنیم. یک سنسور فلکس از کربن بر روی یک نوار پلاستیکی استفاده می کند تا مانند یک مقاومت متغیر عمل کند ، اما به جای تغییر مقاومت با چرخاندن یک دستگیره ، شما با خم شدن قطعه تغییر می کنید. تقسیم ولتاژ برای تشخیص تغییر مقاومت. در مورد ما ، از سنسور فلکس برای تشخیص قطاری که برای فرمان دادن به یک صفحه LCD (تصویر را ببینید) برای خواندن یک پیام با عنوان "آمدن قطار" استفاده می کند.

*در تصاویری که دستورالعمل سیم کشی سنسور فلکس را نشان می دهند ، فقط به سیم های مربوط به سیم کشی سنسور فلکس مراجعه کنید. سیم کشی سروو را نادیده بگیرید.

پین های سیم به شرح زیر است:

مرحله 1: در برد Arduino در قسمت POWER ، 1 سیم را به ورودی 5V و 1 سیم را به GND ورودی (زمین) وصل کنید. سر دیگر سیم 5 ولت را به ورودی مثبت (+) روی برد مدار وصل کنید. سر دیگر سیم GND را به ورودی منفی (-) روی برد مدار وصل کنید.

مرحله 2: روی برد آردوینو در بخش ANALOG IN ، ورودی A0 را 1 وصل کنید. انتهای آن سیم را به ورودی j20 روی برد مدار وصل کنید.

مرحله 3: روی برد آردوینو در بخش DIGITAL I / O سیم 1 را به ورودی 9. وصل کنید. سر دیگر را به ورودی a3 وصل کنید.

مرحله 4: روی برد مدار ، 1 سیم را به یک ورودی مثبت (+) وصل کنید. سر دیگر را به ورودی h24 وصل کنید.

مرحله 5: روی برد مدار ، 1 سیم را به ورودی منفی (+) وصل کنید. سر دیگر را به ورودی a2 وصل کنید.

مرحله 6: روی برد مدار ، 1 سیم را به یک ورودی منفی (-) وصل کنید. سر دیگر را به ورودی b1 وصل کنید.

مرحله 7: روی برد مدار ، 1 سیم را به یک ورودی منفی (-) وصل کنید. سر دیگر را به ورودی i19 وصل کنید.

مرحله 8: روی برد مدار ، مقاومت را در ورودی های i20 و i24 قرار دهید.

*آخرین تصویر به برنامه های کاربردی در دنیای واقعی اشاره دارد.

مرحله 5: آردوینو را به LCD وصل کنید

*این پیوند را دنبال کنید (https://ef.engr.utk.edu/ef230-2017-08/projects/ard…) و سپس به مراحلی که در زیر برای اتصال LCD به آردوینو ارائه کرده ام مراجعه کنید:

مرحله 1: فایل zip را باز کنید

مرحله 2: فایل ReadMe را باز کرده و دستورالعمل ها را دنبال کنید

مواد مورد نیاز

1.) LCD 16x2 مشابه این دستگاه از SparkFun -

2.) سیم های بلوز

*به ترتیب به تصاویر مراجعه کنید.

این مرحله نحوه ایجاد کتابخانه الحاقی LCD و نمایش "Train Coming" را بر روی LCD نشان می دهد.

پین های سیم به شرح زیر است:

پین LCD -> پین آردوینو

1 (VSS) -> زمین

2 (VDD) -> 5V

3 (V0) -> پین میانی روی Flex Sensor

4 (RS) -> D7

5 (R/W) -> زمین

6 (E) -> d6

11 (DB4) - D5 (PWM)

12 (DB5) -> D4

13 (DB6) -> D3 (PWM)

14 (DB7) -> D2

15 (LED+) -> 5 ولت

16 (LED-) -> زمین

مرحله 6: اتصال پتانسیومتر نرم

مواد مورد نیاز

1.) 1 LED

2.) 1 پتانسیومتر نرم

3.) سیم های جهنده

4.) 3 330 اهم مقاومت

5.) مقاومت 10K اهم

*به ترتیب به تصاویر مراجعه کنید.

در این مدار ، ما قصد داریم از یک نوع مقاومت متغیر دیگر ، یک پتانسیومتر نرم استفاده کنیم. این یک نوار نازک و انعطاف پذیر است که می تواند محل اعمال فشار را تشخیص دهد. با فشار دادن قسمت های مختلف نوار ، می توانید مقاومت را از 100 تا 10 کیلو اهم تغییر دهید. می توانید از این قابلیت برای ردیابی حرکت بر روی پتانسیومتر یا به عنوان دکمه استفاده کنید. در این مدار ، پتانسیومتر نرم را برای کنترل LED RGB فعال می کنیم.

مرحله 1: در برد Arduino در بخش DIGITAL I / O ، 1 پین را به ورودی 10 و 1 پین را به ورودی 11. وصل کنید ، به ترتیب ، انتهای دیگر آن پین ها را به ورودی h6 و h7 وصل کنید.

مرحله 2: روی برد مدار ، LED را به ورودی های a4 ، a5 ، a6 و a7 وصل کنید.

مرحله 3: روی برد مدار ، 3 330 اهم مقاومت را در ورودی های e4-g4 ، e6-g6 و e7-g7 قرار دهید.

مرحله 4: روی برد مدار ، 1 پین را به ورودی e5 وصل کنید. انتهای دیگر آن پین را به ورودی منفی (-) وصل کنید.

مرحله 5: روی برد مدار ، مقاومت 10K اهم را در ورودی های i19 منفی (-) قرار دهید.

مرحله 6: روی برد مدار ، 1 پین را به j18 وصل کنید. انتهای دیگر آن پین را به یک ورودی مثبت (+) وصل کنید.

مرحله 7: روی برد مدار ، 1 پین را به ورودی j20 وصل کنید. انتهای دیگر آن پین را به ورودی منفی (-) وصل کنید.

مرحله 7: پیشرفت های خود را روی سیستم راه آهن هوشمند آزمایش کنید

در این مرحله ، کد MATLAB شما باید کاربردی باشد و برد آردوینو باید با تمام اجزای اضافه شده به طور دقیق متصل شود. آن را بر روی سیستم راه آهن هوشمند معتبر امتحان کنید و ببینید آیا پیشرفت های شما سیستم را ایمن تر می کند یا خیر.