Нақты әлемдегі құрылғыларды компьютермен басқару: 15 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Бұл нұсқаулық компьютер мен микроконтроллерді қалай байланыстыру керектігін көрсетеді. Бұл демо кастрөлдің немесе кез келген аналогтық кірістің мәнін сезінеді, сонымен қатар серводы басқарады. Сервомен бірге жалпы құны 40 доллардан төмен. Серво микросұлбаны қосады, содан кейін микроқосқыш шамды қосады. Іс жүзінде кастрюль температура сенсоры болуы мүмкін, ал серво жылытқышты қосуы мүмкін. Серво реле немесе басқа қуат реттегішімен ауыстырылуы мүмкін. Пикакс базалықтың жеңілдетілген нұсқасында бағдарламаланған және интерфейс VB. Net қолданады. Барлық бағдарламалық қамтамасыз ету ақысыз қол жетімді. Нұсқаулық екі микроконтроллерді интернет арқылы қалай қосуға болатынын көрсетеді

1 -қадам: Бөлшектерді жинаңыз

Бөлшектер тізімі: Picaxe 08M чипі Rev Ed https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ (Ұлыбритания), PH Андерсон https://www.phanderson.com/ (АҚШ) және Microzed сияқты көптеген көздерден қол жетімді. https://www.microzed.com.au/ (Австралия) Protoboard, servo, microswitch, 9V аккумуляторы, 4xAA аккумуляторлары мен ұстағыштары, 10к резистор, 22k резистор, 33uF 16V конденсатор, 0.1uF конденсатор, 7805L төмен қуатты 5V реттегіш, 10 кастрөл, сымдар (қатты ядролы телефон/деректер сымы, мысалы Cat5/6), 6В шам, D9 әйел розеткасы мен қақпағы, 2 метрлік 3 (немесе 4) ядролық деректер сымы, батарея клиптері сериялық порты жоқ ноутбуктер үшін пайдалы. Айта кету керек, кейбір USB сериялық құрылғылар басқалар сияқты жақсы жұмыс істемейді және жоғарыда көрсетілген жеткізушілердің біреуінен алынған жөн, өйткені олар пикакс чиптерімен пайдалану үшін сыналған. Жұмыс істейтіні белгілі: https://www.rev-ed.co.uk/docs/axe027.pdf Әрине, егер сіздің компьютеріңізде сериялық порт (немесе ескі сериялық порт картасы) болса, онда бұл болмайды. мәселе болу.

2 -қадам: Кейбір бағдарламалық жасақтаманы жүктеңіз және орнатыңыз

Бізге VB. Net пен пикакс контроллерінің бағдарламалық қамтамасыз етілуі қажет болады. VB. Net (Visual Basic Express) https://msdn2.microsoft.com/en-us/express/aa718406.aspx сілтемесінде жұмыс істемесе, онда іздеңіз Google -да: визуалды негізгі экспресс жүктеу Picaxe бағдарламалық жасақтамасын https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ сайтынан алуға болады Жүктеуді алу үшін сізге microsoft -те тіркелу қажет болады - егер бұл мәселе болса, жалған электрондық поштаны пайдаланыңыз. немесе бірдеңе. Мен нақты электрондық поштаны беруді пайдалы деп таптым, себебі олар анда -санда жаңартулар жібереді.

3 -қадам: Жүктеу тізбегін құрыңыз

Бұл жүктеу схемасында пикакс чипі, бірнеше резистор, реттегіш және 9В батарея қолданылады. Қосымша ақпарат пикакс құжаттамасында бар және барлық бөлшектер тапсырылғаннан кейін оны құрастыруға бірнеше минут қажет.

Сондай -ақ, пикакс 3 АА батареясында бақытты жұмыс істейтінін қосуға болады. 5В реттелетін қорек аналогты кірістерді іске қосу үшін пайдалы, себебі эталондық кернеулер өзгермейді, бірақ қарапайым қосу/өшіру тізбектері үшін реттелетін қорек қажет емес. Мұндай жағдайларда 5В регистрін елемеуге болады.

4 -қадам: Жүктеу схемасының протокол тақтасының орналасуы

Бұл фотосуретте D9 штепсельдік кабелі мен бірнеше метрлік бірнеше кабельді жүктеу кабелі көрсетілген. Қазіргі компьютерлердің көпшілігінде D9 сериялық порт қосылымы бар. Шамамен 1998 жылға дейін салынған компьютерде 25 істікшелі қосқыш болуы мүмкін. Мен икемді сымдардың ұшына шамамен 1см тұтас өзекті сымды дәнекерледім, содан кейін айналдырғыш сымдарды қойдым - қатты ядролық сымдар протоколға икемді сымдарға қарағанда әлдеқайда жақсы түседі.

5 -қадам: Picaxe бағдарламасын жүктеңіз

Жүктеу үшін көк көрсеткіні басыңыз. Егер ол жүктелмесе, пикакс нұсқаулығында отладка бойынша бірнеше ұсыныстар бар. Чиптің жұмысын тексеру үшін светодиодты қосу және өшіру үшін қарапайым бағдарламаны жүктеуге тырысуға болады. Бұл бағдарлама компьютерге қосылмайынша ештеңе жасамайды, себебі ол компьютерден бірдеңе жіберуін күтеді. Егер ол жақсы жүктелсе, онда ол жұмыс істейді және чип бағдарламаланған, келесі қадам - чипті сериялық интерфейс чипі ретінде қайта конфигурациялау.

Төмендегі кодты көшіріп, қойыңыз. Оны түс синтаксисімен қарау үшін Көру/Параметрлер/Өңдегішті қараңыз. Түс конвенциялары VB. Net main -ке ұқсас: serin 3, N2400, («Data»), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 readadc 1, b1 'кастрюльді оқыңыз, содан кейін 0, N2400, («Деректер», b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) кері жіберіңіз жағдай b0 'деректерді оқу b0 жағдай <140' егер <140 болса, онда сервоны бір күйге қойыңыз серво 2, 120 кідіріс 1000 'екінші секунд серво 2, 160 үзіліс 1000 соңғы таңдау төмен 2' серво бәрібір осылай жасайды басты нәрсе

6 -қадам: тізбекті сериялық интерфейс схемасы ретінде қайта конфигурациялау

Пикакс схемасына екі нәзік өзгеріс енгізілді. Бұрын 2 -ші аяққа өтетін 22к резистор енді 4 -ші аяққа өтеді. Ал 2 -ші аяғы жерге қосылған. 2 -ші аяқтың жалғыз мақсаты - компьютерден бағдарламалау деректерін алу, сондықтан чип бағдарламаланғаннан кейін оны жерге байланыстыруға болады. Егер сіз микросхеманы бағдарламалауға қайта оралсаңыз, қателерді түзету және т.

Кәстрөл қосылды және серво қосылды. Серво шынымен қажет емес және жетекші және 1к резистор жақсы жұмыс істейді және/немесе сіз қосқыңыз келетін кез келген схема. Мен жай ғана экранда бір нәрсені басу бір нәрсені қалай қозғауға болатынын көрсету үшін серво қолдандым. Серво өз қуат көзінен ажыратылады. Егер пикакс жарық диодты қосатын және өшіретін болса, бұл бөлек қуат көзі қажет болмас еді. Пикакс дайын - енді бізге VB коды қажет.

7 -қадам: VB интерфейсінің кодын жазыңыз

VB. Net орнатылғаннан кейін оны іске қосыңыз және Файл/Жаңа жоба және Windows қосымшасын таңдаңыз. Сіз басында Файл/Барлығын сақтау түймесін басып, қалаған жеріңізге сақтай аласыз, содан кейін болашақта жобаны VB. Net ішінен бастауға немесе жасалатын.sln файлына шертуге болады.

8 -қадам: VB. Net пішінін жасаңыз

VB Form1.vb деп аталатын жаңа бос пішінді жасайды. Сіз бұл атауды қазір немесе кейін өзгерте аласыз немесе егер жоба қарапайым болса, оны Form1 ретінде қалдыра аласыз. Біз оны сол күйінде қалдырамыз. Басқаруды қосу үшін бізге жасыл түсті дөңгелектелген құралдар тақтасын ашу керек. Құралдар жәшігін қажет болған кезде ашуға және жабуға болады - әдетте бірінші кезекте басқару элементтерін қосу, содан кейін құралдар қорабын жабу және кодпен жұмыс істеу. Сіз оны үнемі ашық қалдыра аласыз, бірақ ол экранның біраз бөлігін алады.

9 -қадам: Таймерді қосыңыз

Біз құралдар тақтасын төмен қарай жылжытып, таймерді таңдадық. Оны қосу үшін таймерді екі рет нұқыңыз. Экранның төменгі жағында Timer1 деп аталатын сағаттың суреті пайда болады, ал оң жақта таймердің қасиеттері ерекшеленеді. Сіз оларды өңдей аласыз немесе оларды кодтың мәтіндік бөлігінде өзгертуге болады. Біз оларды сол күйінде қалдырамыз және мәтіннің негізгі бөлігінде өзгертеміз.

Сонымен қатар, құралдар тақтасы біршама қорқынышты көрінеді, бірақ көптеген бағдарламалар үшін тек бірнешеуі қажет - бұларға батырмалар, мәтіндік жәшіктер, жапсырмалар, таймерлер, сурет жәшіктері, құсбелгілер мен радио ұяшықтары кіреді. Мүмкін, жаңа бағдарлама ашып, бірнеше ойындар ойнайық.

10 -қадам: бірнеше түйме қосыңыз

Түймешік құралын шертіп, Form1 -де батырманың өлшемін салыңыз. Бізге екі түйме, сурет жәшігі және жапсырма қажет болады. Жалғастырыңыз және оларды қосыңыз - келесі скриншотта олардың барлығы көрсетілген. Өлшемі мен орналасуы маңызды емес, егер қаласаңыз, оларды кейін өзгертуге болады.

11 -қадам: Барлық басқару элементтері қосылған пішін

Form1 енді қойылды. Button2 жанындағы қорап - кішкентай сурет қорапшасы. Сіз бұған суреттерді қоюға болады, бірақ біз оны қызылдан жасылға өзгерту арқылы қай түйменің басылғанын көрсету үшін қолданамыз. Label1 пикакс регистрлерін көрсетеді.

12 -қадам: Кейбір кодты қосыңыз

Оң жақта жасыл түсте дөңгеленген бірнеше пайдалы түймелер бар - оң жақтан екіншісі - «Кодты қарау» түймесі, ал оң жақ батырмасы - «Көрініс конструкторы». Іс жүзінде кодты жазу кезінде осы көзқарастар арасында бір -біріне айналады. Әдетте, егер біреу конструктор режимінде болса, мысалы, түйме сияқты нысанды екі рет басу код көрінісінде нүкте әкеледі немесе кодты батырманы басқан кезде іске қосылады. Осылайша, бағдарлама ағыны өте интуитивті болады - пайдаланушы кодтың жұмысына және битке шертеді, экранды өзгертеді және т.б. Біздің мақсатымыз үшін біз жұмыс кодының барлық тақтасын алдап, қоюға тырысамыз. ашық сынып формасы1 болады … Сыныпты аяқтау - бұны бөлектеңіз және жойыңыз. Енді төмендегі кодты алыңыз да, оны қойыңыз. Imports System. IOImports Strings = Microsoft. VisualBasic 'сондықтан сол жақтағы (және оң жақтағы (stringsPublic Class Form1Public жариялайды қосалқы ұйқы Lib «kernel32» (ByVal dwMilliseconds бүтін сан)) сияқты нәрселерді қолдана алады.' DIM WithEvents serialPort ретінде жаңа IO. Ports. SerialPort 'сериялық порты жариялайдыDim PicaxeRegisters (0 -ден 13 -ке дейін) By0' b13 үшін жеке форманы тіркейді1_Load (ByVal жіберуші объект ретінде, ByVal e ретінде System. EventArgs) Me. LoadTimer өңдейді. = True ', кодты жасағанда, Default мәніне жалған мәнді қоядыTimer1. Interval = 5000' 5 secondsPictureBox1. BackColor = Color. Red '' red'Array. Clear (PicaxeRegisters, 0, 13) позициясына орнатылған, мүмкін, массив жарияланғандай қажет емес. blankEnd SubPrivate Sub Timer1_Tick (ByVal жіберуші System. Object ретінде, ByVal e As System. EventArgs ретінде) Таймерді өңдейді1. «таймер» әр 5 секунд сайын белгілейді DataP acket (0 -ден 17 -ге дейін) Byte 'толық деректер пакеті «Деректер» +14 bytesDim i As Integer' i әрқашан циклдар үшін пайдалы. Asc (Mid («Деректер», i + 1, 1)) '«Data» сөзін packetNextFor i = 0 -ге 13DataPacket (i + 4) = PicaxeRegisters (i)' қосады, барлық байттарды packetNextIf serialPort -қа қосады. IsOpen ThenserialPort. Close () 'ашылған жағдайда ғана End End IfTryWith serialPort. PortName = «COM1»' Жаңа компьютерлердің көпшілігі әмбебап com1 болады, бірақ сериялық тышқанмен 1999 жылға дейінгі кез келген компьютер әмбебап com2. BaudRate = 2400 '2400 - бұл максимум. кішкене пикакс жылдамдығы. Parity = IO. Ports. Parity. None 'parity жоқ. DataBits = 8' 8 бит. StopBits = IO. Ports. StopBits. Он 'бір нүктелі бит. ReadTimeout = 1000' миллисекунд 1 секундта аяқталады. егер жауап болмаса. Ашық () 'сериялық портты ашыңыз. DiscardInBuffer ()' кіріс буферін тазалаңыз. Жазыңыз (DataPacket, 0, 18) 'деректер пакетін шақырыңыз Call Sleep (300)' күту үшін минимум 100 миллисекунд. r ағыны ұзағырақ болса, қайтып оралады және одан да көп. Оқыңыз (DataPacket, 0, 18) «деректер пакеті массивінде қайта оқыңыз. Жабу () 'сериялық портты жабыңыз Str (DataPacket (i)) 'мәтіндік жолға айналадыNextLabel1. Text = LabelString' экрандағы мәтін жолын Ex Ex''MsgBox (ex. ToString) ретінде қойыңыз '' егер қате туралы хабарды көргіңіз келсе LABEL1. Text = « «Егер күту уақыты қосылмаған болса, бұл көрсетіледі» және т. 120 'servoEnd SubPrivate қосалқы батырмасының ерікті мәні2_Click (ByVal жіберуші System. Object, ByVal e as System. EventArgs ретінде) Button2. ClickPictureBox1. BackColor = Color. Green' терезесіне greenPicaxeRegisters (0) = 160 'ерікті мәні servoEnd SubEnd класы

13 -қадам: Бағдарламаны іске қосыңыз

Егер пикакс қосылмаса, оны қосыңыз. Ортасына жақын экранның жоғарғы жағындағы жасыл үшбұрышты басу арқылы vb.net бағдарламасын іске қосыңыз. Іске қосу үшбұрышының оң жағында кідірту және тоқтату түймелері орналасқан немесе егер сіз мәзірді қоссаңыз, бағдарламаны жоғарғы оң жақтағы x түймесін басу немесе Файл/Шығу арқылы тоқтатуға болады. Егер сіз қаласаңыз, бағдарламаны құрастыруға болады, бірақ оны жөндеу үшін оны VB ішінде қалдыруға рұқсат етіңіз. Таймер әр 5 секунд сайын байт жібереді, сондықтан дисплейдің шығуы үшін 5 секунд қажет.. Олар пикакске жіберіледі, содан кейін қайтадан жіберіледі. Әрине, барлық 14 -ті жіберудің қажеті жоқ және сіздің кодыңызды сәйкес етіп өзгертуге болады. 152 мәні бар екінші байт - бұл кастрөлдің мәні, ол 0 -ден 255 -ке дейін өзгереді, егер 1 түймешігі басылса, ол бірінші байтта 120 мәнін жібереді, ал егер 2 түймешігі басылса, 160 жібереді, ал пикса бағдарламасы оларды шешеді және Бұл код микроконтроллерден деректерді жіберу мен деректерді қайтаруды көрсетеді. Микроконтроллер барлық құрылғыларды қосуы мүмкін - менің үйімде 30 -ға жуық спринклер, шамдар, күзет жұмыс істейді, автокөліктерді өтетін жолдарда анықтайды, 3,6кВт сорғыларды қосады және резервуарлардағы су деңгейін сезеді. Пикакстарды қарапайым автобуста дәнекерлеуге болады, тіпті бір -бірімен радио байланысы арқылы байланыса алады, сонымен қатар веб -сайттардан деректерді жүктеуге және жүктеуге болады, осылайша әлемнің кез келген жерінде құрылғыларды қосу үшін интернетті қолдануға болады https://www.instructables. com/id/20 жастан кішіге арналған бүкіләлемдік микроконтроллер-сілтеме/Келесі екі бетте сонымен қатар әр түрлі сенсорларды қолдану және әр түрлі құрылғыларды басқару әдістері туралы мысалдар келтірілген.

14 -қадам: енгізу құрылғылары

Picaxe бағдарламашысында бірнеше пайдалы анықтамалық файлдар бар, олардың бірі «Интерфейстік схемалар» деп аталады және оны https://www.rev-ed.co.uk/docs/picaxe_manual3.pdf мекен-жайынан алуға болады. Бұл қозғалтқыштарды қалай басқаруға болатынын көрсетеді, қоршаған ортаны сезіну және басқа пайдалы бақылау. Осы цируциттерден басқа, мен бірнеше рет қолданамын. Температура - LM35 температура сенсоры тікелей пиксаға түсетін кернеуді шығарады және оны readadc немесе readadc10 пәрменімен оқи алады. Жарық - жарыққа тәуелді резистордың қарсыласуы бар, ол ашық күн сәулесіндегі бірнеше жүз омнан 5 могм -ге дейін қараңғыда өзгереді. Қарсылықты қосқыңыз келетін жарық деңгейінде өлшеңіз және шамамен бірдей мәндегі резистормен LDR сериясына қойыңыз. Мысалы, мен кейбір шамдарды қосу үшін автокөлік кіретін көлік жарығын анықтағым келді. Қарсылық жанама жарықтан шамамен 1М болды, сондықтан мен LDR сериясымен 1М қойдым. Коммутатор - кейбір қосқыштар 5В пен 0В арасында ауысады (бір полюсті қос лақтыру қосқышы), бірақ кейбіреулері қосылады және өшеді. Егер қосқыш қосылса, ол 5В пикса чипіне жібере алады, бірақ егер ол өшірулі болса, пиксель түйреуіші «өзгермелі» болады және кез келген мән болуы мүмкін. Бұл схема қосқыш өшірілген кезде кірісті жерге қалай түсіру керектігін көрсетеді. Потенциометр - ескі сәнді тұтқа. Тұтқаны бұрап, кернеуді чипке оқыңыз. 0-5В кернеуді тудыратын немесе оны конфигурациялауға болатын басқа да электронды құрылғылар бар. Мысал ретінде магниттік сенсорлар, ылғалдылық, жылдамдық, сенсорлық, инфрақызыл жарық, қысым, түс пен дыбыс. Жалпы сенсорлардың әрқайсысы бірнеше доллар тұрады.

15 -қадам: құрылғыларды басқару

Picaxe анықтамалық файлында қозғалтқыштар мен шамдарды басқарудың тамаша түсіндірмесі бар. Сонымен қатар, мен бірнеше рет қолданатын бірнеше схемалар бар екенін білемін. Біріншісі - қарапайым транзисторлық схема. Пикакс чипі бір істікше үшін максимум 20 мА қосуы мүмкін, бұл светодиодты қосуға жақсы, бірақ басқасы емес. 547 транзисторы токты 100 мА дейін арттырады, бұл шағын шамдарға жақсы. Екінші схемада мосфет көрсетілген. Мосфеттерге оларды қозғау үшін іс жүзінде ток қажет емес - олар тек пиксамен тікелей басқарылатын вольт. Мосфеттердің барлық түрлері бар, бірақ менің таңдауым BUK555 60B деп аталады https://www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/BUK555-60A.pdf Оны 5В-тан тікелей басқаруға болады (10В керекті кейбірінен айырмашылығы), бірақ басты артықшылығы - қосылу кезінде кедергісі өте төмен - 0,045 ом, бұл оған қосылатын сымдардың кедергісінен көп емес. Бұл өте жоғары жүктемені жүргізгенде қызып кетпейтінін білдіреді, бұл қуатты үнемдейді, сонымен қатар радиатордың шығынын үнемдейді. Мысал ретінде автокөліктің фарасы сияқты 5 амперлік жүктемені жүргізу; ватт = ток квадраты х қарсылық, сондықтан W = 5*5*0,045 = 1,12 ватт, ол үшін тек 1 дюймдік жұқа алюминий тәрізді радиатор қажет. Үшінші схема релені көрсетеді. Барлық реле үшін бірнеше параметрлер бар - катушка кернеуі, катушка кедергісі және жүктеме кернеуі мен ток. Мысалы, реледе 12 В катушкасы болуы мүмкін, оның орамасы 30 мА, катушкалар кедергісі 400 Ом және 1 амперде 240 В дейін жетуі мүмкін. Катушка тогы пикаксадан гөрі вольт пен амперге көп, сондықтан біз катушканы ауыстыру үшін транзисторлық схеманы қолданамыз. Сонымен қатар диод бар - бұл реле өшкен кезде ЭҚК -ті басады. Артқы ЭҚК - бұл ұшқынның ұшқынын тудыратын нәрсе, сондықтан сіз бұл жоғары кернеуді тізбектің кез келген жерінде қаламайсыз. Контактілерде максималды ток пен вольт болады - ток бірнеше ампер болуы мүмкін, ал вольт көбінесе 240 В болады, сондықтан 12 В немесе 24 В ауысу диапазонында жақсы болады. Егер сіз электрониканы білмесеңіз, желілік кернеумен ойнамаңыз, сонымен қатар 5В немесе 6В катушкалардағы шағын реле бар. Бұл реле үшін сізге бөлек 12В кернеуі қажет болмауы мүмкін, бірақ олардың катушкаларының қарсылығын бақылаңыз, себебі олардың көпшілігінде 100 мА -тан жоғары ток күші бар. Егер сіз 78L05 100mA 5V реттегішін қолдансаңыз, оны 1 амперге дейін жеткізе алатын 7805 реттегішке ауыстырғыңыз келуі мүмкін. Реле әсіресе айнымалы токты ауыстыру үшін пайдалы - мысалы, 24VAC балабақшаға арналған электромагнитті, 12VAC балабақша шамдары және автомобиль сияқты электрлік шулы ортада. Олар сондай -ақ үлкен жүктемелерді басқару үшін пайдалы, мысалы, 5В = 0,1 Вт 20мА беретін пикакса, 100 ВА = 1,2 Вт транзисторды 12 В 24В 100мА = 2,4 В релеге 3600 Вт сорғыны басқаратын контакторға. Егер сіз қуатты осылай басқарғыңыз келсе, онда электрикке басқару қорабын жалғаңыз және сізге шығатын екі сымды беріңіз (12В релеге арналған катушкалар). Осылайша, электрик қуат қорабына қол қоя алады және сіз барлық электротехниканы тоқ соғу туралы алаңдамай жасай аласыз. Реле үшін тағы бір қолдану - қозғалтқышты кері басқару. Импульстің ені модуляциясын қолдана отырып, сіз тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын басқара аласыз, ал DPDT қуат релесі арқылы бағытты өзгертуге болады. Бұл «робот соғыстарында» қолданылатын үлкен қозғалтқыштарды басқарудың қарапайым әдісі. Егер сізге бірдеңе жасауға көмек қажет болса, пікір қалдырыңыз.