Operácie

Meranie vzdialenosti ultrazvukovým snímačom HC-SR04: Rozdiel medzi revíziami

Zo stránky SensorWiki

← Predchádzajúca úpravaĎalšia úprava →
StudentMIPS (diskusia | príspevky)
1 763 editací
Bez shrnutí editace
StudentMIPS (diskusia | príspevky)
1 763 editací
Riadok 36: Riadok 36:


<tabs>
<tabs>
<tab name="semestralny-projekt"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
<tab name="main.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#include <avr/io.h>
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include "uarth.h"
#define F_CPU 16000000UL
#define BAUDRATE 9600
#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
#include "uart.h"
volatile uint16_t distance = 0; //tu budeme ukladat vzdialenost, ako cele cislo o velkosti 16 bitov
FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);


void UART_Transmit(unsigned char data) {
int main(void)
    while (!(UCSR0A & (1<<UDRE0))); // Caka na prazdny buffer
{
    UDR0 = data;
  adc_init();
}
  hw_init();
  uart_init();
  stdout = &mystdout;        
  unsigned int measuredValue;


void trigger_pulse() {
  DDRD |= (1 << PD6); // PD6 as output (OC0A)
    PORTB |= (1 << PB1);  // Nastavi Trig pin na vysoku uroven
    _delay_us(10);             // Caka 10 mikrosekund
    PORTB &= ~(1 << PB1); // Nastavi Trig pin na nizku uroven
}


uint16_t measure_pulse_width() {
  TCNT0 = 0; // initialize counter value
    uint16_t pulse_width = 0;
    uint16_t timeout = 50000; // Aby sme nesli donekonecna


    // Caka na Echo pin, kym bude na vysokej urovni
  OCR0A = 0; // initialize OCR0A value
    while (!(PINB & (1 << PB2)) && timeout--) {
                             
        _delay_us(1);
  TCCR0A |= (1 << COM0A1) | (1 << COM0B1) | (1 << WGM01) | (1 << WGM00); // set fast PWM mode and non-inverting mode
    }
  TCCR0B |= (1 << CS02) | (1 << CS00); // set prescaler to 1024
 
 
    // Mera dlzku signalu
  while(1)
    while ((PINB & (1 << PB2)) && timeout--) {
  {
        _delay_us(1);
    measuredValue = adc_read(4); // read ADC from channel 4
        pulse_width++;
    printf("hodnota: %04d \r", measuredValue);
     }
      
 
     OCR0A = measuredValue / 4; // adjust PWM duty cycle
     // Vypocitame vzdialenost v cm
  }
    uint16_t distance = pulse_width / 41;
 
    return distance;
  return 0;
}
}
</source></tab>


int main(void) {
<tab name="adc.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
    DDRB |= (1 << PB1); // Nastavi Trig pin ako vystup
#include <avr/io.h>
    DDRB &= ~(1 << PB2); // Nastavi Echo pin ako vstup
PORTB |= (1 << PB2); // Ovladanie pull-up rezistoru
hw_init();
    uart_init();
    stdout= &mystdout;
    while (1) {
        trigger_pulse(); // Posle signal na senzor
uint16_t distance = measure_pulse_width(); // Merame vzdialenost a vypocitame ju v cm
        printf("Vzdialenost: %d cm\n", distance); // Vypiseme vzdialenost cez napr. Putty
        _delay_ms(500); // Pockame pred dalsim meranim
    }
    return 0;
}


void adc_init(void);                                 
unsigned int adc_read(char a_pin);
</source></tab>
</source></tab>
<tab name="uart.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
/* ************************************************************************* */
/* FileName:            uart.h                                              */
/* ************************************************************************* */
#define LED PB5  // internal on-board LED
/* na testovanie su uz zadefinovane */
// bit_is_set(PINB, SW1)
// bit_is_clear(PINB, SW1)
/* na cakanie su preddefinovane slucky */
// loop_until_bit_is_set(PINB, SW1);    // cakanie na uvolnenie tlacitka
// loop_until_bit_is_clear(PINB, SW1);  // cakanie na stlacenie tlacitka
#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))
#ifndef UART_H_
#define UART_H_


<tab name="adc.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
#include "adc.h"


#define BAUD_PRESCALE  (((F_CPU / (BAUDRATE * 16UL))) - 1) // vzor?ek z datasheetu
void adc_init(void) {
  ADMUX = (1 << REFS0); // reference voltage set to AVcc
  ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // enable ADC and set prescaler to 128
}


void hw_init( void );
unsigned int adc_read(char a_pin) {
void uart_init( void );
  a_pin &= 0x07; // limit input to 0-7
   
  ADMUX = (ADMUX & 0xF8) | a_pin; // select ADC channel with safety mask
/* Following definition is compatible with STDIO.H, for more
  ADCSRA |= (1 << ADSC); // start conversion
* information see https://www.appelsiini.net/2011/simple-usart-with-avr-libc/
  while (ADCSRA & (1 << ADSC)); // wait for conversion to complete
*/
  return ADC; // return the ADC value
}
int uart_putc( char c, FILE *stream );
</source></tab>
void uart_puts( const char *s );


char uart_getc( void );
<tab name="uarth.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
 
#ifndef UARTH_H
void delay(int delay);
#define UARTH_H
 
#endif /* UART_H_ */
 
</source></tab>
<tab name="uart.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
/* ************************************************************************* */
/* FileName:            uart.c                                              */
/* ************************************************************************* */


#include <avr/io.h>
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include "uart.h"


void hw_init( void )
void uart_init(void);
{
int uart_putc(char c, FILE *stream);
  DDRB |= (1<<LED);   // PORTB.5 kde je LED ma byt OUTPUT
int uart_getc(FILE *stream);
  /* sem si mozete dopisat svoje vlastne inicializacne prikazy */
}


void uart_init( void )  
void uart_init(void) {
{
  // Set baud rate
// for different BAUD rate change the project settings, or uncomment
  uint16_t baudrate = (F_CPU / (16UL * BAUDRATE)) - 1;
//  following two lines:
  UBRR0H = (uint8_t)(baudrate >> 8);
// #undef  BAUD          // avoid compiler warning
  UBRR0L = (uint8_t)baudrate;
//  #define BAUD 115200
  #include <util/setbaud.h>  // requires defined BAUD
 
  UBRR0H = UBRRH_VALUE;
  UBRR0L = UBRRL_VALUE;
  #if USE_2X                // defined in setbaud.h
    UCSR0A |= (1 << U2X0);
  #else
    UCSR0A &= ~(1 << U2X0);
  #endif


  // Enable transmitter and receiver
  UCSR0B = (1 << TXEN0) | (1 << RXEN0);


    UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00); /* 8-bit data */
  // Set frame format: 8 data bits, 1 stop bit
    UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0);   /* Enable RX and TX */
  UCSR0C = (1 << UCSZ01) | (1 << UCSZ00);
}
}


 
int uart_putc(char c, FILE *stream) {
int uart_putc( char c, FILE *stream )
  if (c == '\n') {
{
    uart_putc('\r', stream);
  if (c == '\n')  
  }
      uart_putc('\r',stream);
  while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0))); // Wait until the buffer is empty
 
  UDR0 = c;
  loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); /* Wait until data register empty. */
  return 0;
  UDR0 = c;
  return 0;
}
}


 
int uart_getc(FILE *stream) {
void uart_puts(const char *s)
   while (!(UCSR0A & (1 << RXC0))); // Wait until data is received
{
  return UDR0;
   /* toto je vasa uloha */
}
}


char uart_getc(void)
#endif // UARTH_H
{
    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); /* Wait until data exists. */
    return UDR0;
}
 
void delay(int delay)      // vlastna funkcia pre dlhsie casy
{
  for (int i=1; i<=delay; i++)
  _delay_ms(1);
}
 
 
</source></tab>
</source></tab>
</tabs>
</tabs>


Zdrojový kód: [[Médiá:projektJozefCsabi.zip|zdrojaky.zip]]
Zdrojový kód: [[Médiá:projektJozefCsabi.zip|zdrojaky.zip]]


=== Overenie ===
=== Overenie ===

Verzia z 18:12, 26. máj 2024

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - Jozef Csabi


Zadanie

Pripojenie senzora vzdialenosti HC-SR04 k vývojovej doske Arduino NANO. Našim cieľom je pripojiť senzor a odmerať vzdialenosť od prekážky.

Vývojová doska ARDUINO-NANO.

HC-SR04

Je to ultrazvukový senzor pre meranie vzdialenosti. funguje tak, že vysiela krátky ultrazvukový impulz, potom detekuje jeho odrazený signál. Zmeriame, koľko toto trvá a vieme vypočítať vzdialenosť. Senzor spotrebúva 8 mA, jeho minimálna vzdialenosť je 1 cm a maximálna 300 cm. Frekvencia ultrazvuku je 40 kHz. Trigger puls má 10 ms a uhol detekcie je 15°.

HC-SR04.

Literatúra:


Analýza a opis riešenia

Najprv sme si pridali do nášho programu knižnice uart.h, uart.c, ktoré sme si vytvorili na cvičení, aby sme mohli vypisovať vzdialenosť cez Putty. Inicializovali sme UART, vytvorili volatile premennú, do ktorej sme zapisovali vzdialenosť, ktorú sme následne vydelili 41, aby nám vyšla v cm. Následne sme si inicializovali trigger_pulse, aby vyslal signál a mohli sme začať merať. Potom sme čakali, kým bude Echo pin na vysokej úrovni, zmerali sme dĺžku signálu a vypočítali vzdialenosť v cm. Nakoniec sme dĺžku len vypísali cez Putty-ho, počkali chvíľu a merali sme znova.

Zapojenie

Zapojenie sme realizovali pripojením Trigger pinu na D9, Echo pinu na D10 a následne pripojením Gnd na zem a Vcc na 5V. Potom sme zapojili aj ARDUINO na zem.

Schéma zapojenia HC-SR04 senzora.


Algoritmus a program

#include <avr/io.h>
#include "uarth.h"
#define F_CPU 16000000UL
#define BAUDRATE 9600
#include <stdio.h>
FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);

int main(void)
{
  adc_init();
  hw_init();
  uart_init();
  stdout = &mystdout;          
  unsigned int measuredValue;

  DDRD |= (1 << PD6); // PD6 as output (OC0A)

  TCNT0 = 0; // initialize counter value

  OCR0A = 0; // initialize OCR0A value
                              
  TCCR0A |= (1 << COM0A1) | (1 << COM0B1) | (1 << WGM01) | (1 << WGM00); // set fast PWM mode and non-inverting mode
  TCCR0B |= (1 << CS02) | (1 << CS00); // set prescaler to 1024
  
  while(1)
  {
    measuredValue = adc_read(4); // read ADC from channel 4
    printf("hodnota: %04d \r", measuredValue);
    
    OCR0A = measuredValue / 4; // adjust PWM duty cycle
  }
  
  return 0;
}

#include <avr/io.h>

void adc_init(void);                                  
unsigned int adc_read(char a_pin);

#include <stdio.h>
#include "adc.h"

void adc_init(void) {
  ADMUX = (1 << REFS0); // reference voltage set to AVcc
  ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // enable ADC and set prescaler to 128
}

unsigned int adc_read(char a_pin) {
  a_pin &= 0x07; // limit input to 0-7
  ADMUX = (ADMUX & 0xF8) | a_pin; // select ADC channel with safety mask
  ADCSRA |= (1 << ADSC); // start conversion
  while (ADCSRA & (1 << ADSC)); // wait for conversion to complete
  return ADC; // return the ADC value
}

#ifndef UARTH_H
#define UARTH_H

#include <avr/io.h>

void uart_init(void);
int uart_putc(char c, FILE *stream);
int uart_getc(FILE *stream);

void uart_init(void) {
  // Set baud rate
  uint16_t baudrate = (F_CPU / (16UL * BAUDRATE)) - 1;
  UBRR0H = (uint8_t)(baudrate >> 8);
  UBRR0L = (uint8_t)baudrate;

  // Enable transmitter and receiver
  UCSR0B = (1 << TXEN0) | (1 << RXEN0);

  // Set frame format: 8 data bits, 1 stop bit
  UCSR0C = (1 << UCSZ01) | (1 << UCSZ00);
}

int uart_putc(char c, FILE *stream) {
  if (c == '\n') {
    uart_putc('\r', stream);
  }
  while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0))); // Wait until the buffer is empty
  UDR0 = c;
  return 0;
}

int uart_getc(FILE *stream) {
  while (!(UCSR0A & (1 << RXC0))); // Wait until data is received
  return UDR0;
}

#endif // UARTH_H


Zdrojový kód: zdrojaky.zip

Overenie

Zapojenie.

Výsledok merania

Reálna vzdialenosť a odmeraná sa zhodujú v menších vzdialenostiach, ale čím väčšia vzdialenosť, tým bola aj väčšia odchýlka. Toto spôsobuje číslo, ktorým delíme. V mojom prípade 41, kedy mi vychádzajú rovnako menšie vzdialenosti. Používateľ si musí zvoliť, aké dĺžky chce merať a podľa toho nastaviť dané číslo.

Meranie.


Video:

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=Meranie_vzdialenosti_ultrazvukovým_snímačom_HC-SR04&oldid=16472“