LifeGuard 2.0: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Har du noen gang ønsket å utføre matematiske operasjoner, ta sensoravlesninger, overvåke analoge og digitale innganger, og kontrollere analoge og digitale utganger uten tidligere elektronikkerfaring? Hvis ja, er dette prosjektet bare for deg! Vi bruker en mikrokontroller og MATLAB til å lage en enhet som kan brukes til å overvåke og forbedre EF Express SMART RAIL -systemet. Med en mikrokontroller er mulighetene for innganger og utganger (signal/informasjon som går inn i brettet og et signal som går ut av brettet) uendelige. Vi bruker en flex -sensor og potensiometer som innganger. Utgangene deres vil være en melding via henholdsvis LCD -skjerm og LED -lys sammen med en summer. Forbedringene vi håper å implementere i SMART RAIL -systemet er i forhold til å forbedre systemsikkerheten. Ta tak i den bærbare datamaskinen og mikrokontrolleren, og la oss begynne!

Trinn 1: Programvare og materialer

Programvare nødvendig

1.) MATLAB

- Du må laste ned en lokal versjon av MATLAB på datamaskinen. Gå til mathworks.com og opprett en MATHWORKS -konto, last ned filer og aktiver lisensen din.

-Du bør laste ned og installere ALLE tilgjengelige verktøykasser for den nyeste versjonen (R2016a eller R2016b).

-Mac -brukere: du må ha OSX 10.9.5 eller nyere for å kjøre R2015b, det er OK å kjøre en tidligere versjon av MATLAB.

2.) Arduino maskinvarestøttepakke:

-Installer Arduino maskinvarestøttepakke. Åpne MATLAB. På MATLAB Home-fanen, i miljømenyen, velger du tilleggsprogrammer Få maskinvarestøttepakker Velg "MATLAB Support Package for Arduino Hardware". Du må logge deg på MATHWORKS -kontoen din

-Hvis installasjonen din blir avbrutt og du har påfølgende mislykkede forsøk/feil når du installerer maskinvarepakken - finn og slett mappen Arduino nedlasting på harddisken og start fra begynnelsen.

Materialer som trengs

1.) Bærbar eller stasjonær datamaskin

2.) SparkFun Arduino Board

3.) Flex -sensor

4.) Potensiometer

5.) LCD -skjerm

6.) LED -lys

7.) SparkFun Inventor's Kit (Finn på nettet)

8.) USB -kabel og mini -USB

9.) Jumper ledninger

10.) Piezo summer

Trinn 2: Koble til Arduino og finn COM -porten

(COM -porten kan endres hver gang du plugger) Koble Arduino USB -kabelen til datamaskinen og mini USB til Arduino -kortet. Du må kanskje vente noen minutter før driverne kan lastes ned.

For å bestemme COM -porten:

På PC

Metode 1: I MATLAB bruker du kommandoen - fopen (seriell ('nada'))

-for å bestemme kom -porten din. Du kan få en feil som denne: Feil ved bruk av seriell/fopen (linje 72) Åpen mislyktes: Port: NADA er ikke tilgjengelig. Tilgjengelige porter: COM3. Denne feilen indikerer at porten din er 3.

-Hvis metode 1 mislykkes på PCen, åpner du Enhetsbehandling og utvider Ports (COM og LPT) -listen. Legg merke til nummeret på USB Serial Port. f.eks. 'USB Serial Port (COM *)' Portnummeret er * her.

-Hvis ingen port vises, lukk MATLAB og start datamaskinen på nytt. Åpne MATLAB og prøv fopen (seriell ('nada')) igjen.

-Hvis dette mislykkes, må du kanskje laste ned SparkFuns drivere fra filen CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe, åpne og kjøre CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe -filen og velge Utdrag. (Du må kanskje åpne filen fra explorer, høyreklikke og "Kjør som administrator").

-I MATLAB -kommandovinduet opprett et Arduino -objekt - a = arduino ('comx', 'uno'); % x er portnummeret ditt ovenfra for PCer (ingen foregående nuller!)

På en Mac

Metode 1: Fra MATLAB -kommandolinjen eller i en Mac -terminal og skriv: 'ls /dev/tty.*' Legg merke til portnummeret som er oppført for dev/tty.usbmodem*eller dev/tty.usbserial*. Portnummeret er * her.

-Hvis metode 1 mislykkes på din MAC, må du kanskje

-Avslutt MATLAB

-Lukk Arduino -programvaren og trekk ut Arduino USB -kabelen

-installer Java 6 Runtime

-installer USB driver kjerneutvidelse

-Start datamaskinen på nytt

-Koble til Arduino USB -kabelen igjen

-Kjør fra MATLAB kommandolinje eller Mac Terminal: ls /dev/tty.*

-Merk portnummeret som er oppført for dev/tty.usbmodem* eller dev/tty.usbserial*. Portnummeret er * her.

-I MATLAB -kommandovinduet opprett et Arduino -objekt - a = arduino ('/dev/tty.usbserial*', 'uno'); % * er portnummeret ditt ovenfra for MAC -er, eller '/dev/tty.usbmodem*'

Trinn 3: Matlab -kode

Innganger:

1.) Fleksysensor

2.) Potensiometer

Utganger:

1.) LCD -skjerm med melding som leser "Tog kommer"

2.) LED -lys

3.) Piezo -summer

I dette trinnet skal vi konstruere koden som skal analysere inngangene fra Arduino -kortet og gi utganger basert på resultatene av MATLABs analyse. Følgende kode lar deg utføre flere funksjoner: Når potensiometeret utløses, sender piezo -summeren vekslende frekvenser og den røde LED -en blinker. Når et tog ikke blir oppdaget, lyser den grønne lysdioden. Når Flex -sensoren utløses, slukkes grådighets -LED -en, den røde LED -lampen lyser, og LCD -skjermen viser en melding som viser "Toget kommer".

MATLAB -kode:

%remery1, shornsb1, wmurrin

%Formål: Togvarsel

%IIinngang: potensiometer, flex -sensor

%utgang: lcd, lyd, lys

%Hvis kortet ikke er initialisert eller har problemer med tilkoblingen, kjør

%under kommandoer i kommentarer. De trenger ikke å bli henrettet hver gang

%Rydd alt

%Lukk alle

%clc

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

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

%Konfigurer kortet når det er koblet til

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

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

tid = 50; %satt tid til 50

clearLCD (lcd) %initialiserer LCD

%Start sløyfe

mens tiden> 0

%Flex -sensorspenning avgjør om lyset er grønt, eller om det er lys

%er rødt og LCD -skjermer "toget kommer"

flex_status = readVoltage (a, 'A0'); %lese spenning av flex sensor

hvis flex_status> 4 %hvis spenningen er større enn 4, utløser sløyfen

writeDigitalPin (a, 'D12', 0) %slår av grønt

writeDigitalPin (a, 'D11', 1) %slår på rødt

printLCD (lcd, 'Train Coming') %viser "toget kommer" på LCD

pause (5) %Vent 5 sekunder

clearLCD (lcd) %Fjern melding fra LCD

writeDigitalPin (a, 'D11', 0) %Slå av rød LED

ellers

slutt

pe_status = readVoltage (a, 'A2'); %Les potensiometerspenning

hvis pe_status> 2 %hvis spenningen er større enn 2, utløser sløyfen

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);%slår på rød LED

playTone (a, 'D9', 400,.25);% Spill 400Hz på Piezo -summer,.25 sek

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)%slår av rød LED

pause (.25)%vent.25 sekunder

writeDigitalPin (a, 'D13', 1) %Gjenta ovenfor, med summer på 200Hz

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);%Gjenta ovenfor

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1) %Gjenta ovenfor

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1) %Gjenta ovenfor

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

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

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pause (.25)

ellers

writeDigitalPin (a, 'D12', 1)%hvis spenningen er mindre enn 2, slå på grønn LED

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)%sving av rød LED

slutt

slutt

Trinn 4: Koble til fleksibelsensoren

Materialer som trengs

1.) 1 Flex -sensor

2.) 1 10K Ohm motstand

3.) 8 hoppetråder

*Se henholdsvis bilder.

I denne kretsen måler vi flex. En flexsensor bruker karbon på en plaststrimmel for å fungere som en variabel motstand, men i stedet for å endre motstanden ved å dreie en knapp, endres du ved å bøye komponenten. En spenningsdeler for å oppdage endring i motstand. I vårt tilfelle vil vi bruke flex -sensoren til å oppdage et tog som passerer for å kommandere en LCD -skjerm (se bildet) for å lese en melding som sier "Tog kommer".

*På bildene som viser instruksjonene for tilkobling av en Flex -sensor, referer du bare til ledningene i forhold til kabling av Flex -sensoren. Se bort fra ledningene til Servoen.

Ledningspinner som følger:

Trinn 1: På Arduino -kortet i POWER -delen, plugg 1 ledning til inngang 5V og 1 ledning til inngang GND (jord). Koble den andre enden av 5V -ledningen til en positiv (+) inngang på kretskortet. Koble den andre enden av GND-ledningen til en negativ (-) inngang på kretskortet.

Trinn 2: På Arduino -kortet i ANALOG IN -delen, plugg 1 inn A0 -inngangen. Koble enden av ledningen til j20 -inngangen på kretskortet.

Trinn 3: På Arduino -kortet i DIGITAL I / O -delen, kobler du 1 ledning til inngang 9. Koble den andre enden til inngang a3.

Trinn 4: På kretskortet kobler du 1 ledning til en positiv (+) inngang. Koble den andre enden til inngang h24.

Trinn 5: På kretskortet kobler du 1 ledning til en negativ (+) inngang. Koble den andre enden til inngang a2.

Trinn 6: På kretskortet kobler du 1 ledning til en negativ (-) inngang. Koble den andre enden til inngang b1.

Trinn 7: På kretskortet kobler du 1 ledning til en negativ (-) inngang. Koble den andre enden til inngang i19.

Trinn 8: Plasser motstanden i kretskortet i inngangene i20 og i24.

*Det siste bildet refererer til virkelige applikasjoner.

Trinn 5: Koble Arduino til LCD

*Følg denne lenken (https://ef.engr.utk.edu/ef230-2017-08/projects/ard…) og se deretter trinnene jeg har gitt nedenfor for å koble en LCD til en Arduino:

Trinn 1: Åpne zip -filen

Trinn 2: Åpne ReadMe -filen og følg instruksjonene

Materialer som trengs

1.) 16x2 LCD lik denne enheten fra SparkFun -

2.) Jumper ledninger

*Se henholdsvis bilder.

Dette trinnet viser hvordan du lager et LCD-tilleggsbibliotek og viser "Train Coming" på en LCD.

Ledningspinner som følger:

LCD Pin -> Arduino Pin

1 (VSS) -> Bakken

2 (VDD) -> 5V

3 (V0) -> Midtpinne på Flex Sensor

4 (RS) -> D7

5 (R/W) -> Bakken

6 (E) -> d6

11 (DB4) - D5 (PWM)

12 (DB5) -> D4

13 (DB6) -> D3 (PWM)

14 (DB7) -> D2

15 (LED+) -> 5 V

16 (LED-) -> Bakken

Trinn 6: Koble til mykt potensiometer

Materialer som trengs

1.) 1 LED

2.) 1 mykt potensiometer

3.) Jumper Wires

4.) 3 330 Ohm motstand

5.) 10K Ohm motstand

*Se henholdsvis bilder.

I denne kretsen skal vi bruke en annen type variabel motstand, et mykt potensiometer. Dette er en tynn og fleksibel stripe som kan oppdage hvor trykk påføres. Ved å trykke ned på forskjellige deler av stripen kan du variere motstanden fra 100 til 10 K ohm. Du kan bruke denne muligheten til å spore bevegelse på potensiometeret eller som en knapp. I denne kretsen vil vi få det myke potensiometeret i gang for å kontrollere en RGB LED.

Trinn 1: På Arduino -kortet i DIGITAL I / O -delen, plugg 1 pinne til inngang 10 og 1 pinne til inngang 11. Koble deretter den andre enden av pinnene til inngang h6 og h7.

Trinn 2: På kretskortet kobler du lysdioden til inngangene a4, a5, a6 og a7.

Trinn 3: Plasser de 3 330 ohm motstandene på kretskortet i inngangene e4-g4, e6-g6 og e7-g7.

Trinn 4: Koble 1 pin til kretskortet til inngang e5. Plugg den andre enden av pinnen til en negativ (-) inngang.

Trinn 5: Plasser 10K ohm-motstanden på kretskortet i inngangene i19-negative (-).

Trinn 6: Sett 1 pinne på kretskortet i j18. Koble den andre enden av den pinnen til en positiv (+) inngang.

Trinn 7: Koble 1 pin til kretskortet til inngang j20. Plugg den andre enden av pinnen til en negativ (-) inngang.

Trinn 7: Test forbedringene dine på et Smart Rail System

På dette tidspunktet bør din MATLAB -kode være funksjonell og Arduino -kortet skal være nøyaktig koblet sammen med alle tilleggskomponenter. Prøv det på et sertifisert Smart Rail System og se om forbedringene dine gjør systemet tryggere.