MẠCH đo KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN

MẠCH đo KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN ...................................... MẠCH đo KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN ...................................... MẠCH đo KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN ...................................... MẠCH đo KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN ......................................

MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH TRONG

KHÔNG GIAN

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VIII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU LINH KIỆN 2

2.1 ARDUINO UNO R3 2

2.1.1 Giới thiệu 2

2.1.2 Một vài thông số của Arduino UNO R3 3

2.1.3 Vi điều khiển 3

2.1.4 Lập trình cho Arduino 3

2.2 CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05 3

2.2.1 Giới thiệu 3

2.2.2 Thông số kỹ thuật 3

2.2.3 Sơ đồ nối dây 4

2.3 MÀN HÌNH LCD 16X2 5

2.3.1 Giới thiệu 5

2.3.2 Thông số kỹ thuật 5

2.3.3 Sơ đồ nối dây 5

2.3 MODULE SIM 900A 6

2.4.1 Giới thiệu 6

2.4.2 Thông số kỹ thuật 6

2.4.3 Sơ đồ nối dây 6

CHƯƠNG 3 THIÊT KẾ MẠCH 7

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 7

3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 7

3.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 8

CHƯƠNG 4 THỰC THI PHẦN CỨNG 9

4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 9

4.2 THI CÔNG PHẦN CỨNG 9

4.2.1 Sơ đồ mạch in 9

4.2.2 Mạch thực tế 10

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 12

5.1 KẾT LUẬN 12

5.2 ỨNG DỤNG 12

5.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

PHỤ LỤC… .14

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

HÌNH 2-1: HÌNH ẢNH ARDUINO UNO R3 [1] 2

HÌNH 2-2: SƠ ĐỒ NỐI DÂY GIỮA SRF05 VÀ ARDUINO UNO R3 [2] 4

HÌNH 2-3: SƠ ĐỒ NỐI DÂY GIỮA LCD VỚI ARDUINO [3] 5

HÌNH 2-4: SƠ ĐỒ NỐI DÂY GIỮA SIM900A VỚI ARDUINO [4] 6

HÌNH 3-1: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH [5] 7

HÌNH 3-3: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT [6] 7

HÌNH 4-1: GIAO DIỆN CHÍNH CỦA PHẦN MỀM [7] 9

HÌNH 4-2: LAYOUT MẠCH IN [8] 9

HÌNH 4-3: SƠ ĐỒ MẠCH IN [9] 10

HÌNH 4-4: MẠCH THỰC TẾ [10] 10

HÌNH 4-5: MẠCH IN THỰC TẾ [11] 11

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 1 CÁC THÔNG SỐ CỦA ARDUINO UNO R3 3

TX Transmitter

Cm Centimet

V Volt

USB Universal Serial Bus

mA Miliampe

I2C Inter- Integrated Circuit

SDA Serial Data

SCL Serial Clock

Trang 1/16

CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Đề tài : MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN

1.Giới thiệu:

- Đo khoảng cách dùng sóng siêu âm phản xạ để đo khoảng cách từ nó đến vật phản

xạ xuất LCD và gửi tin nhắn SMS đến điện thoại Độ chính xác của kết quả có thể đạt lên đến 3mm

2 Yêu cầu đề tài :

-Trước tiên chúng ta xác định rõ mục đích và yêu cầu của bài toán

-Mục đích:

+Hệ thống khả năng đo khoảng cách không gian

+Hệ thống có khả năng hiển thị thông số lên LCD

+Hệ thống có khả năng gửi tin nhắn SMS

-Yêu cầu :

+Hệ thống làm việc ổn định

+Có khả năng đưa vào ứng dụng thực tế

-Với thực tế bài toán chúng ta phải thiết kế các thành phần cơ bản:

+Hệ thống điều khiển và hệ thống hiển thị

+Hệ thống cảm biến

3.Giải quyết vấn đề

-Tìm hiểu linh kiện

-Tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạch

Trang 2/16

2.1.1 Giới thiệu

- Là một board mạch vi xử lý ,nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường thuận lợi hơn người mới tiếp cận về lập trình.Người viết chương trình sử dụng ngôn ngữ C hoặc C++

Hình 2-1: Hình ảnh Arduino UNO R3 [1].

2.1.2 Một vài thông số của Arduino UNO R3

Đo khoảng cách trong không gian

2.2.2 Đặc điểm và thông số kỹ thuật

-Cảm biến siêu âm SRF05 sử dụng sóng siêu âm và có thể đo khoảng cách trong không giang trong vùng từ 2 -> 400 cm, sai số 3mm, với độ chính xác phụ thuộc vào cách lập trình

* Chức năng của các chân này như sau:

1 Vcc: cấp nguồn cho cho cảm biến siêu âm.

2 Trigger: kích hoạt quá trình phát sóng siêu âm

3 Echo: ban đầu sẽ trạng thái 0V, được kích hoạt lên 5V ngay khi có tín hiệu

trả về, sau đó trả về 0V

4 GND: nối đất

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 4/16

5 OUT: không sử dụng

2.2.3 Sơ đồ nối dây

Hình 2-2: Sơ đồ nối dây giữa SRF05 và Arduino Uno R3 [2]

2.3 Màn hình LCD 16x2

2.3.1 Giới thiệu

-Màn hình LCD 16×2 là màn hình ký tự đơn sắc, hiển thị các chữ cái ASCII với 2dòng và 16 cột, hiển thị được 32 ký tự đồng thời

2.3.2 Đặc điểm và Thông số kỹ thuật

-Kết nối dùng chuẩn I2C

-Thông số kỹ thuật

1 VSS: tương đương với GND

2 VDD: tương đương với VCC (5V)

3 Vo: điều khiển độ sáng màn hình

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 5/16

4 RS: điều khiển địa chỉ nào sẽ được ghi dữ liệu

5 RW: Đọc (read mode) hay ghi (write mode) dữ liệu

6 Enable pin: Cho phép ghi vào LCD

7 D0 - D7: 8 chân dư liệu, mỗi chân sẽ có giá trị HIGH hoặc LOW

8 Backlight: Bật tắt đèn màn hình LCD

2.3.3 Sơ đồ nối dây

Hình 2-3: Sơ đồ nối dây giữa LCD với Arduino [3]

2.4 Module Sim 900A

2.4.1 Giới thiệu

- Module Sim900A được thiết kế tập trung hướng đến sự ổn định trong hoạt độngcủa thiết bị, dễ sử dụng với người dùng và phục vụ chủ yếu cho việc điều khiển vàgiám sát các thiết bị qua GSM/GPRS

2.4.2 Đặc điểm và thông số kỹ thuật

-VCC: Nguồn vào 5V

-TXD: Truyền Uart TX

-RXD: Nhận Uart RX

-Headphone: Phát âm thanh

-Microphone: Chân nhận âm thanh

-GND: Nối đất

2.4.3 Sơ đồ nối chân

- Dây TX của module UART nối với chân TXD của Module Sim900A

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 6/16

- Dây RX của module UART nối với chân RXD của Module Sim900A

- Dây GND của module UART nối với chân GND của Module Sim900A

- Dây 5V/3.3V của module UART nối với chân VMCU của Module Sim900A

Hình 2-4: Sơ đồ nối dây giữa Sim900a với Arduino [4]

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH3.1 Sơ đồ khối

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 7/16

Hình 3-1: Sơ đồ khối của mạch [5]

-Trong đó:

+Khối vi xử lý (Arduino): xử lý thông tin nhận được từ cảm biến

+Khối cảm biến siêu âm SRF05: đo khoảng cách vật đến cảm biến

+Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu số lên LCD

+Khối Giao tiếp: Gửi tin nhắn SMS qua thiết bị di động

+Khối nguồn: cung cấp nguồn cho thiết bị

-Khoảng cách (quãng đường) = thời gian /29.412/ 2

+Với tốc độ âm thanh là 340 m/s [10^6/(340*100)=29.412 microseconds/cm] Sau

đó xuất ra màn hình LCD, gửi qua tin nhắn SMS

3.3 Lưu đồ giải thuật

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 8/16

Hình 3.3 Lưu đồ giải thuật[6]

CHƯƠNG 4 THỰC THI PHẦN CỨNG4.1 Kết quả mô phỏng

-Để tạo mach in chúng ta có thể sử dụng nhiều phần mềm khác nhau Ở đây chúng

ta sử dụng Proteus 8.5

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 12/16

-Ưu điểm:

 Mach hoạt động đúng theo yêu cầu

 Hiển thị được khoảng cách

 Độ sai số thấp

 Mạch nhỏ gọn, dễ chế tạo và sửa chữa

-Nhược điểm:

 Điều khiển thiết bị có thời gian trễ

-Cải thiện phần mềm để dễ dàng phù hợp với yêu cầu

-Đo khoảng cách xa hơn và chính xác hơn

-Ứng dụng vào mạch phức tạp hơn điều khiển xe tự động

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 13/16

Tiếng Anh:

[8] http://www.arduino.cc , Arduino/Genuino UNO

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 15/16

Đo khoảng cách trong không gian

Trang 16/16

Đo khoảng cách trong không gian