LifeGuard 2.0: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Adakah anda pernah mahu melakukan operasi matematik, mengambil bacaan sensor, memantau input analog dan digital, dan mengawal output analog dan digital tanpa pengalaman elektronik sebelumnya? Sekiranya ya, projek ini hanya untuk anda! Kami akan menggunakan mikrokontroler dan MATLAB untuk membuat peranti yang dapat digunakan untuk memantau dan meningkatkan sistem EF Express SMART RAIL. Dengan mikrokontroler, kemungkinan input dan output (isyarat / maklumat masuk ke papan dan isyarat keluar dari papan) tidak berkesudahan. Kami akan menggunakan sensor fleksibel dan potensiometer sebagai input kami. Keluaran mereka akan berupa pesan melalui layar LCD dan lampu LED bersama dengan buzzer, masing-masing. Peningkatan yang diharapkan dapat diterapkan ke dalam sistem SMART RAIL adalah berkaitan dengan peningkatan keselamatan sistem. Rebut komputer riba dan mikrokontroler anda, dan mari kita mulakan!

Langkah 1: Perisian dan Bahan

Perisian diperlukan

1.) MATLAB

- Anda perlu memuat turun MATLAB versi tempatan di komputer anda. Pergi ke mathworks.com dan sediakan akaun MATHWORKS, muat turun fail, dan aktifkan lesen anda.

-Anda harus memuat turun dan memasang SEMUA kotak alat yang tersedia untuk keluaran terbaru (R2016a atau R2016b).

-Mac pengguna: anda mesti mempunyai OSX 10.9.5 atau lebih baru untuk menjalankan R2015b, tidak mengapa menjalankan MATLAB versi sebelumnya.

2.) Pakej Sokongan Perkakasan Arduino:

-Memasang Pakej Sokongan Perkakasan Arduino. Buka MATLAB. Pada tab Laman Utama MATLAB, di Menu Lingkungan, pilih Add-Ons Dapatkan Pakej Sokongan Perkakasan Pilih "Pakej Sokongan MATLAB untuk Perkakasan Arduino". Anda perlu log masuk ke akaun MATHWORKS anda

-Jika pemasangan anda terganggu dan anda mengalami percubaan / ralat yang gagal berturut-turut semasa memasang pakej perkakasan - cari dan hapus folder Arduino yang dimuat turun pada cakera keras anda dan mulakan dari awal.

Bahan yang diperlukan

1.) Komputer riba atau komputer meja

2.) Papan SparkFun Arduino

3.) Sensor Flex

4.) Potensiometer

5.) Skrin LCD

6.) Lampu LED

7.) SparkFun Inventor's Kit (Cari dalam talian)

8.) Kabel USB dan USB mini

9.) Wayar pelompat

10.) Piezo buzzer

Langkah 2: Sambungkan ke Arduino Anda dan Tentukan Port COM

(Port COM anda mungkin berubah setiap kali anda memasukkan) Sambungkan kabel USB Arduino ke komputer anda dan USB mini ke papan Arduino anda. Anda mungkin perlu menunggu beberapa minit untuk memuat turun pemacu.

Untuk menentukan port COM:

Pada PC

Kaedah 1: Dalam MATLAB gunakan perintah - fopen (bersiri ('nada'))

-untuk menentukan port com anda. Anda mungkin mendapat ralat seperti ini: Ralat menggunakan siri / fopen (baris 72) Buka gagal: Pelabuhan: NADA tidak tersedia. Pelabuhan yang tersedia: COM3. Kesalahan ini menunjukkan bahawa port anda adalah 3.

-Jika Kaedah 1 gagal di PC anda, buka Pengurus Peranti anda dan kembangkan senarai Pelabuhan (COM dan LPT). Perhatikan nombor di Port Serial USB. cth. 'Port Serial USB (COM *)' Nombor port adalah * di sini.

-Jika tidak ditunjukkan port, tutup MATLAB dan mulakan semula komputer anda. Buka MATLAB dan cuba fopen (bersiri ('nada')) sekali lagi.

-Jika ini gagal, anda mungkin perlu memuat turun pemacu SparkFun dari fail CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe, buka dan jalankan fail CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe, dan pilih Ekstrak. (Anda mungkin perlu membuka fail dari penjelajah, klik kanan, dan 'Jalankan sebagai Pentadbir').

-Dalam tetingkap arahan MATLAB buat objek Arduino - a = arduino ('comx', 'uno'); % x adalah nombor port anda dari atas untuk PC (tidak ada angka nol sebelumnya!)

Pada Mac

Kaedah 1: Dari baris arahan MATLAB atau di Terminal Mac dan ketik: 'ls /dev/tty.*' Perhatikan nombor port yang disenaraikan untuk dev / tty.usbmodem * atau dev / tty.usbserial *. Nombor port adalah * di sini.

-Jika Kaedah 1 gagal pada MAC anda, anda mungkin perlu

- Keluar MATLAB

-Tutup perisian Arduino dan cabut kabel USB Arduino

-pasang Java 6 Runtime

-pasang sambungan kernel pemacu USB

-Mulakan semula komputer anda

-Sambungkan semula kabel USB Arduino

-Jalankan dari baris arahan MATLAB atau Terminal Mac: ls /dev/tty.*

-Catatkan nombor port yang tertera untuk dev / tty.usbmodem * atau dev / tty.usbserial *. Nombor port adalah * di sini.

-Dalam tetingkap arahan MATLAB buat objek Arduino - a = arduino ('/ dev / tty.usbserial *', 'uno'); % * adalah nombor port anda dari atas untuk MAC, atau '/dev/tty.usbmodem*'

Langkah 3: Matlab Code

Input:

1.) Sensor Flex

2.) Potensiometer

Keluaran:

1.) Skrin LCD dengan mesej yang berbunyi "Train Coming"

2.) Lampu LED

3.) Piezo buzzer

Dalam langkah ini, kita akan membina kod yang akan menganalisis input dari papan Arduino dan memberikan output berdasarkan hasil analisis MATLAB. Kod berikut akan membolehkan anda melakukan beberapa fungsi: apabila potensiometer dipicu, buzzer piezo akan mengeluarkan frekuensi bergantian dan LED merah akan berkelip. Apabila kereta api tidak dikesan, LED hijau akan menyala. Apabila Sensor Flex dipicu, LED tamak akan mati, LED merah akan menyala, dan LCD akan memaparkan mesej yang berbunyi "Train Coming".

Kod MATLAB:

% remery1, shornsb1, wmurrin

% Tujuan: Amaran Kereta Api

% IInput: potensiometer, sensor flex

% output: lcd, suara, cahaya

Jika papan tidak diinisialisasi atau mengalami masalah sambungan, jalankan

% di bawah perintah dalam komen. Mereka tidak perlu dilaksanakan setiap masa

%kosongkan semua

%tutup semua

% klc

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

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

Konfigurasikan papan setelah disambungkan

configurePin (a, 'D8', 'pullup');% konfigurasikan D8

configurePin (a, 'D9', 'PWM');% konfigurasikan D9

masa = 50; % menetapkan masa ke 50

clearLCD (lcd)% memulakan LCD

Mula Gelung

semasa masa> 0

% Voltan sensor Flex menentukan sama ada cahaya berwarna hijau, atau jika cahaya

% berwarna merah dan paparan LCD "kereta api akan datang"

flex_status = readVoltage (a, 'A0'); % membaca voltan sensor lentur

jika flex_status> 4% jika voltan lebih besar daripada 4, gelung pencetus

writeDigitalPin (a, 'D12', 0)% matikan hijau

writeDigitalPin (a, 'D11', 1)% bertukar menjadi merah

printLCD (lcd, 'Train Coming')% paparan "kereta akan datang" pada LCD

jeda (5)% Tunggu 5 saat

clearLCD (lcd)% Hapus mesej dari LCD

writeDigitalPin (a, 'D11', 0)% Matikan LED Merah

yang lain

akhir

pe_status = readVoltage (a, 'A2'); % Baca voltan potensiometer

jika pe_status> 2% jika voltan lebih besar daripada 2, gelung pencetus

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);% hidupkan LED merah

playTone (a, 'D9', 400,.25);% Mainkan 400Hz pada buzzer Piezo,.25 saat

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)% mematikan LED merah

jeda (.25)% tunggu.25 saat

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)% Ulangi di atas, dengan bel pada 200Hz

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

tulisDigitalPin (a, 'D13', 1);% Ulangi di atas

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

tulisDigitalPin (a, 'D13', 1)

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)% Ulangi di atas

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

tulisDigitalPin (a, 'D13', 1)

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)% Ulangi di atas

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

tulisDigitalPin (a, 'D13', 1)

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

tulisDigitalPin (a, 'D13', 0)

jeda (.25)

yang lain

writeDigitalPin (a, 'D12', 1)% jika voltan kurang dari 2, hidupkan LED hijau

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)% giliran LED Merah

akhir

akhir

Langkah 4: Pendawaian Flex Sensor

Bahan yang diperlukan

1.) 1 Sensor Flex

2.) 1 Perintang Ohm 10K

3.) 8 Wayar Pelompat

* Rujuk gambar masing-masing.

Dalam litar ini, kita akan mengukur fleksibel. Sensor lentur menggunakan karbon pada jalur plastik untuk bertindak seperti perintang yang berubah-ubah, tetapi bukannya mengubah rintangan dengan memutar tombol, anda menukar dengan melenturkan komponen. Pembahagi voltan untuk mengesan perubahan rintangan. Dalam kes kami, akan menggunakan sensor flex untuk mengesan kereta api yang bergerak untuk memerintahkan layar LCD (lihat gambar) untuk membaca pesan yang mengatakan "Train Coming".

* Dalam gambar yang menunjukkan arahan untuk memasang Sensor Flex, hanya merujuk pada kabel yang berkaitan dengan pendawaian Flex Sensor. Abaikan pendawaian untuk Servo.

Pin wayar seperti berikut:

Langkah 1: Pada papan Arduino di bahagian POWER, pasangkan 1 wayar ke input 5V dan 1 wayar ke input GND (ground). Pasangkan hujung wayar 5V yang lain ke input positif (+) pada papan litar. Pasangkan hujung wayar GND yang lain ke input negatif (-) pada papan litar.

Langkah 2: Pada papan Arduino di bahagian ANALOG IN, pasangkan 1 pada input A0. Pasangkan hujung wayar itu ke input j20 pada papan litar.

Langkah 3: Pada papan Arduino di bahagian DIGITAL I / O, pasangkan 1 wayar ke input 9. Pasangkan hujung yang lain ke input a3.

Langkah 4: Pada papan litar, pasangkan 1 wayar ke input positif (+). Pasang hujung yang lain ke input h24.

Langkah 5: Pada papan litar, pasangkan 1 wayar ke input negatif (+). Pasangkan hujung yang lain ke input a2.

Langkah 6: Pada papan litar, pasangkan 1 wayar ke input negatif (-). Pasangkan hujung yang lain ke input b1.

Langkah 7: Pada papan litar, pasangkan 1 wayar ke input negatif (-). Pasang hujung yang lain ke input i19.

Langkah 8: Pada papan litar, letakkan perintang pada input i20 dan i24.

* Gambar terakhir merujuk kepada aplikasi dunia nyata.

Langkah 5: Sambungkan Arduino ke LCD

* Ikuti pautan ini (https://ef.engr.utk.edu/ef230-2017-08/projects/ard…) dan kemudian rujuk langkah-langkah yang telah saya sediakan di bawah ini untuk menyambungkan LCD ke Arduino:

Langkah 1: Buka fail zip

Langkah 2: buka fail ReadMe dan ikuti arahannya

Bahan yang diperlukan

1.) LCD 16x2 serupa dengan peranti ini dari SparkFun -

2.) Wayar pelompat

* Rujuk gambar masing-masing.

Langkah ini akan menunjukkan cara membuat perpustakaan add-on LCD dan memaparkan "Train Coming" pada LCD.

Pin wayar seperti berikut:

Pin LCD -> Pin Arduino

1 (VSS) -> Tanah

2 (VDD) -> 5V

3 (V0) -> Pin tengah pada Flex Sensor

4 (RS) -> D7

5 (R / W) -> Tanah

6 (E) -> d6

11 (DB4) - D5 (PWM)

12 (DB5) -> D4

13 (DB6) -> D3 (PWM)

14 (DB7) -> D2

15 (LED +) -> 5 V

16 (LED-) -> Tanah

Langkah 6: Menyambungkan Potensiometer Lembut

Bahan yang diperlukan

1.) 1 LED

2.) 1 Potensiometer Lembut

3.) Wayar Pelompat

4.) 3 330 Ohm Perintang

5.) Perintang 10K Ohm

* Rujuk gambar masing-masing.

Dalam litar ini, kita akan menggunakan jenis perintang ubah, potensiometer lembut. Ini adalah jalur nipis dan fleksibel yang dapat mengesan di mana tekanan diberikan. Dengan menekan pada pelbagai bahagian jalur, anda boleh mengubah rintangan dari 100 hingga 10 K ohm. Anda boleh menggunakan kemampuan ini untuk mengesan pergerakan pada potensiometer atau sebagai butang. Di litar ini, kita akan menghidupkan potensiometer lembut untuk mengawal LED RGB.

Langkah 1: Pada papan Arduino di bahagian DIGITAL I / O, pasangkan 1 pin ke input 10 dan 1 pin ke input 11. Masing-masing, pasangkan hujung pin lain ke input h6 dan h7.

Langkah 2: Pada papan litar, pasangkan LED ke input a4, a5, a6, dan a7.

Langkah 3: Pada papan litar, letakkan perintang 3 330 ohm pada input e4-g4, e6-g6, dan e7-g7.

Langkah 4: Pada papan litar, pasangkan 1 pin ke input e5. Pasangkan hujung pin yang lain ke input negatif (-).

Langkah 5: Pada papan litar, letakkan perintang ohm 10K ke input i19-negatif (-).

Langkah 6: Pada papan litar, pasangkan 1 pin ke j18. Pasang hujung pin yang lain ke input positif (+).

Langkah 7: Pada papan litar, pasangkan 1 pin ke input j20. Pasangkan hujung pin yang lain ke input negatif (-).

Langkah 7: Uji Peningkatan Anda pada Sistem Rel Pintar

Pada ketika ini, kod MATLAB anda harus berfungsi dan papan Arduino harus disambungkan dengan tepat bersama dengan semua komponen yang ditambahkan. Cubalah pada Sistem Rel Pintar yang diperakui dan lihat apakah peningkatan anda menjadikan sistem lebih selamat.