Báo cáo Đồ Án kỹ thuật Điện tử Đề tài mạch Đo khoảng cách hiển thị lcd

Cảm biến siêu âm SRF05 Cảm biến siên âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết vật trong khoảng cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác nhau và trong những điều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

 BÁO CÁO

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Đề Tài : Mạch Đo Khoảng Cách Hiển Thị LCD

ThS Nguyễn Lê Thế Duy

ĐKTĐ0120

Cần Thơ, 12/2022

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

MỤC LỤC

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1

1 Cảm biến siêu âm SRF05 1

1.1 Đặc điểm kỹ thuật cảm biến SRF05 1

1.2 Nguyên tắc hoạt động 2

1.3 Tính toán khoảng cách 2

1.4 Một số đặc điểm khác của SRF05 3

1.5 Sơ đồ đấu nối 4

2 LCD 16x2 giao tiếp I2C 5

2.1 LCD 16x2 5

2.2 Module I2C LCD 5

2.3 Sơ đồ đấu nối 6

3.1 Sơ đồ chân 7

PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN 7

1 Sơ đồ khối 8

2 Nguyên lý hoạt động 8

3 Code Arduino 9

PHẦN III: KẾT LUẬN 10

1 Ưu điểm 10

2 Khuyết điểm 10

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay kỹ thuật điện tử đã trở nên quen thuộc trong tất cả các nghành nghề Các

bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần một chip vi mạch nhỏ, nó đã thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp bằng những mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần to lớn vào việc phát triển thông tin Cho nên đối

điều khiển và ứng dụng chúng vào thực tế là hết sức cần thiết Vì thế, em quyết định

chọn đề tài cho Đồ án môn học là:“Mạch Đo Khoảng Cách Hiển Thị LCD” (dùng cảm biến siêu âm srf05).

truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện tốt nhất cho em được học tập và nghiên cứu tại trường

Cần Thơ , ngày 22 tháng 10 năm 2022

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Cảm biến siêu âm SRF05

Cảm biến siên âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết vật trong khoảng cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác nhau và trong những điều kiện hoạt động khác nhau mà người ta chế tạo các loại cảm biến siêu âm cũng khác nhau

SRF05 là một bước phát triển từ SRF04, được thiết kế để làm tăng tính linh hoạt, tăng phạm vi, ngoài ra còn giảm bớt chi phí Khoảng cách được tăng từ 3 mét đến 4 mét SRF05 cho phép sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và phản hồi, do

đó tiết kiệm giá trị trên chân điều khiển Khi chân chế độ không kết nối, thì SRF05 hoạt động riêng biệt chân kích hoạt và và chân hồi tiếp, giống như SRF04

1.1 Đặc điểm kỹ thuật cảm biến SRF05

Hnh 1 Sơ đồ chân cảm biến SRF05

khiện lý tưởng với không gian trống và bề mặt vật thể bằng phẳng, trong

điều kiện bình thường cảm biến cho kết quả chính xác nhất ở khoảng cách <100cm)

càng nhỏ)

1.2 Nguyên tắc hoạt động

Để đo khoảng cách, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds - us) từ chân Trig Sau đó, cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân Echo cho đến khi nhận lại được sóng phản xạ ở pin này Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm được phát từ cảm biển và quay trở lại Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s (hằng số vật lý), tương đương với 29,412 microSeconds/cm (106 / (340*100)) Khi đã tính được thời gian, ta sẽ chia cho 29,412 để nhận được khoảng cách

1.3 Tính toán khoảng cách.

Hnh 2 Giản đồ định thời của SRF05

1.4 Một số đặc điểm khác của SRF05

Hnh 3 Độ chính xác phụ thuộc cấu tạo và góc phản xạ

Mức độ của sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và góc phản xạ của nó Một đối tượng mềm có thể cho ra tín hiệu phản hồi yếu hoặc không

có phản hồi Một đối tượng ở một góc cân đối thì mới có thể chuyển thành tín hiệu phản chiếu cho cảm biến nhận

Vùng phát hiện của SRF05:

Nếu ngưỡng để phát hiện đối tượng được đặt quá gần với cảm biến, các đối tượng trên một đường có thể bị va chạm tại một điểm mù Nếu ngưỡng này được đặt

ở một khoảng cách quá lớn từ các cảm biến thì các đối tượng sẽ được phát hiện mà không phải là trên một đường va chạm

Hnh 4 Vùng phát hiện SRF05

Một kỹ thuật phổ biến để làm giảm các điểm mù và đạt được phát hiện chiều rộng lớn hơn ở cự ly gần là thêm một cải tiến bằng cách thêm một cảm biến bổ sung

và cùng hướng về phía trước Thiết lập như vậy thì có một khu vực mà hai khu vực phát hiện chồng chéo lên nhau

Các vùng hoạt động của 2 cảm biến SRF05 tạo góc chung 30 độ Vùng chung thì được phân biệt bởi 2 phần tín hiệu trái phải và phần cản ở giữa

Hnh 5 Kết hợp 2 cảm biến SRF05

1.5 Sơ đồ đấu nói

Hnh 6 Sơ đồ đấu nói SRF05 với Arduino

2 LCD 16x2 giao tiếp I2C

2.1 LCD 16x2

LCD 16×2: được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số.

điều khiển (RS, RW, EN)

hoặc chế độ dữ liệu

LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm

2.2 Module I2C LCD:

LCD có quá nhiều nhiều chân gây khó khăn trong quá trình đấu nối và chiếm dụng nhiều chân trên vi điều khiển

Module I2C LCD ra đời và giải quyết vấn để này cho bạn

Thay vì phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16×2 (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì module IC2 bạn chỉ cần tốn 2 chân (SCL, SDA) để kết nối Thông số kỹ thuật:

A0/A1/A2)

2.3 Sơ đồ đấu nối:

Hnh 7 Sơ đồ đấu nói LCD I2C với Arduino

PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN

1 Sơ đồ khối

Chức năng từng khối:

- Khối cảm biến: SRF05 nhận tín hiệu xung kích từ vi điều khiển vào chân Trigger, trả lại tín hiệu khi phát hiện vật tại chân Echo

- Khối xử lý: phát xung kích và nhân tín hiệu từ khối cảm biến, lưu chương trình, xử lý dữ liệu truyền ra LCD và điều khiển tải

- Khối hiển thị: LCD hiển thị khoảng cách và trạng thái

2 Nguyên lý hoạt động

Đầu tiên khi ta đưa chân Trig của cảm biến lên mức 1, sóng siêu âm sẽ phát ra từ đầu phát Nếu có vật cản phía trước, sóng siêu âm sẽ phản xạ tại đầu thu Khi đầu thu nhận được tín hiệu sóng phản hồi, chân ECHO sẽ được đưa xuống mức 0 Biết vận tốc của sóng siêu âm là 340m Ta sẽ dễ dàng tính được khoảng cách từ vị trí phát đến vật Nếu khoảng cách nhỏ hơn khoảng cách cài đặt còi buzzer báo động

3 Code Arduino

const int trig = 8; //Khai báo chân trig nối với chân số 8 là hằng số

const int echo = 7; //Khai báo chân echo nối với chân số 7 là hằng số

unsigned long thoigian; //Thời gian là kiểu số nguyên

int khoangcach; //Khoảng cách là kiểu số nguyên

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); //LCD 16x02, địa chỉ I2C là 0X27 void setup()

{

Serial.begin(9600); //Mở cổng Serial ở 9600

pinMode(trig, OUTPUT); //Chân trig xuất tín hiệu

pinMode(echo, INPUT); //Chân echo nhận tín hiệu

lcd.init(); //Khởi động LCD

lcd.backlight(); //Bật đèn nền

lcd.setCursor(1,0); //Cột 1, hàng 0

lcd.print("DO KHOANG CACH");

}

void loop()

{

//Phát xung từ chân trig, có độ rộng là 10ms

digitalWrite(trig,0); //Tắt chân trig

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trig,1); //bật chân trig để phát xung

delayMicroseconds(10); //Xung có độ rộng là 10 microsecond digitalWrite(trig,0);

//Chân echo sẽ nhận xung phản xạ lại

//Và đo độ rộng xung cao ở chân echo

thoigian = pulseIn (echo, HIGH);

//Tính khoảng cách đến vật thể (Đơn vị đo là cm)

//Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s, tương đương 29,412 microSeconds/cm,

//Do thời gian được tính từ lúc phát tín hiệu tới khi sóng âm phản xạ lại, //vì vậy phải chia cho 2

khoangcach = int(thoigian / 2 / 29.412);

//In lên Serial kết quả

Serial.print("Khoảng cách: ");

Serial.print(khoangcach);

Serial.println("cm");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Don vi Cm:");

lcd.setCursor(11,1);

if (khoangcach < 10)

{

lcd.setCursor(12,1);

lcd.print(" ");

}

if (khoangcach >= 10 && khoangcach < 100) {

lcd.setCursor(13,1);

lcd.print(" ");

}

delay(500);

}

PHẦN III: KẾT LUẬN

1 Ưu điểm

- Mạch điện tử đơn giản, dễ xử lí

- Sóng phản hồi không phụ thuộc vào màu sắc, bề mặt của vật thể hay tính chất phản xạ, ánh sáng của đối tượng

2 Khuyết điểm

- Sóng phản hồi của sóng siêu âm chịu ảnh hưởng của sóng âm thanh tạp

âm, tác động của môi trường bên ngoài

- Cảm biến siêu âm yêu cầu cần có một khoảng thời gian sau mỗi lần sóng phát đi để nhận lại sóng phản hồi nên nhìn chung chậm hơn các cảm biến khác

- Cảm biến siêu âm có giới hạn khoảng cách phát hiện

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] hshop.vn

[2] GREEN TECHNOLOGY