Kontrolējiet reālās pasaules ierīces ar datoru: 15 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Šajā pamācībā ir parādīts, kā izveidot saskarni ar datoru un mikrokontrolleri. Šī demonstrācija uztvers katla vai jebkuras analogās ieejas vērtību, kā arī kontrolēs servo. Kopējās izmaksas ir zem 40 USD, ieskaitot servo. Servo ieslēdz mikroslēdzi un pēc tam mikroslēdzis ieslēdz lampu. Praktiskā pielietojumā katls varētu būt temperatūras sensors, un servo varētu ieslēgt sildītāju. Servo var aizstāt ar releju vai citu jaudas regulatoru. Picaxe ir ieprogrammēts vienkāršotā pamata versijā, un saskarne izmanto VB. Net. Visa programmatūra ir pieejama bez maksas. Saistītā Instructable parāda, kā savienot divus mikrokontrollerus, izmantojot internetu

1. darbība: apkopojiet detaļas

Detaļu saraksts: Picaxe 08M mikroshēma ir pieejama no daudziem avotiem, tostarp Rev Ed https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ (Apvienotā Karaliste), PH Anderson https://www.phanderson.com/ (ASV) un Microzed https://www.microzed.com.au/ (Austrālija) Protoboard, servo, mikroslēdzis, 9V akumulators, 4xAA baterijas un turētājs, marķējuma josla, 10k rezistors, 22k rezistors, 33uF 16V kondensators, 0,1uF kondensators, 7805L mazjaudas 5V regulators, 10k katls, vadi (telefona kodols/datu vads, piemēram, Cat5/6), 6V spuldze, D9 ligzda un vāciņš, 2 metri 3 (vai 4) kodola datu stieples, akumulatoru klipi Iepriekš minētie uzņēmumi arī pārdod USB sērijveida ierīcēm kas ir noderīgi klēpjdatoriem, kuriem nav seriālā porta. Ir vērts atzīmēt, ka dažas USB sērijas ierīces nedarbojas tikpat labi kā citas, un ir vērts to iegādāties no viena no iepriekš minētajiem piegādātājiem, jo tās ir pārbaudītas lietošanai ar pikaklas mikroshēmām. Tas, kas darbojas, ir https://www.rev-ed.co.uk/docs/axe027.pdf Protams, ja jūsu datoram ir seriālais ports (vai veca seriālā porta karte), tas nedarbosies būt jautājums.

2. darbība: lejupielādējiet un instalējiet kādu programmatūru

Mums būs nepieciešama VB. Net un picaxe kontroliera programmatūra. VB. Net (Visual Basic Express) ir pieejams vietnē https://msdn2.microsoft.com/en-us/express/aa718406.aspx Ja šī saite nedarbojas, meklējiet Google vietnē: vizuālā pamata ātrā lejupielāde Picaxe programmatūra ir pieejama vietnē https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ Lai lejupielādētu, jums būs jāreģistrējas Microsoft - ja tā ir problēma, izmantojiet viltotu e -pastu vai kaut ko. Man patiešām šķita noderīgi sniegt savu īsto e -pastu, jo tie ik pa laikam sūta atjauninājumus.

3. darbība: izveidojiet lejupielādes ķēdi

Šajā lejupielādes shēmā tiek izmantota piksa mikroshēma, pāris rezistori, regulators un 9 V akumulators. Plašāka informācija ir pieejama pikseļu dokumentācijā, un tās izveidei vajadzētu aizņemt tikai dažas minūtes, tiklīdz visas detaļas ir pieejamas.

Varu arī piebilst, ka pikseļi darbojas laimīgi, izmantojot 3 AA baterijas. 5 V regulēta barošana ir noderīga analogo ieeju darbināšanai, jo atskaites spriegums nemainās, bet vienkāršām ieslēgšanas/izslēgšanas shēmām regulēta barošana nav nepieciešama. Šajās situācijās 5V reg.

4. darbība: lejupielādes shēmas protoboarda izkārtojums

Šajā fotoattēlā redzams lejupielādes kabelis, kas ir vienkārši D9 kontaktdakša un pāris metru dažu daudzkodolu kabelis. Lielākajai daļai mūsdienu datoru ir D9 seriālā porta savienojums. Datoram, kas būvēts pirms aptuveni 1998. gada, varētu būt 25 kontaktu savienotājs. Es pielodēju elastīgo vadu galā apmēram 1 cm cieta stieples stieples un pēc tam ap to uzliku termisko saraušanos - cietie serdeņa vadi daudz labāk iederas protobordā nekā elastīgie vadi.

5. darbība: lejupielādējiet programmu Picaxe

Lai lejupielādētu, noklikšķiniet uz zilās bultiņas. Ja tas netiek lejupielādēts, picaxe lietošanas pamācībā ir daži atkļūdošanas ieteikumi. Jūs varat mēģināt lejupielādēt vienkāršu programmu, lai ieslēgtu un izslēgtu LED, lai pārbaudītu mikroshēmas darbību. Šī programma nedod neko, kamēr tā nav savienota ar datoru, jo tā gaida, kad dators tai kaut ko nosūtīs. Ja tas tiek lejupielādēts labi, tas darbojas un mikroshēma ir ieprogrammēta, un nākamais solis ir pārkonfigurēt mikroshēmu kā sērijas interfeisa mikroshēmu.

Nokopējiet un ielīmējiet zemāk esošo kodu. Lai to apskatītu, izmantojot krāsu sintaksi, skatiet skatu/opcijas/redaktoru. Krāsu konvencijas ir līdzīgas VB. Net main: serīns 3, N2400, ("Dati"), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 readadc 1, b1 'izlasiet katlu un pēc tam nosūtiet atpakaļ 0, N2400, ("Dati", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) izvēlieties gadījums b0 'nolasīt datu bitu b0 gadījums <140', ja <140, tad iestatiet servo uz vienu pozīciju servo 2, 120 pauze 1000 'pauze otrā sekunde cits servo 2, 160 pauze 1000 endselect low 2' izslēdziet servo, jo serīns to dara jebkurā gadījumā goto galvenais

6. darbība. Pārkonfigurējiet ķēdi kā seriālās saskarnes shēmu

Piksa ķēdē ir veiktas divas smalkas izmaiņas. 22k rezistors, kas agrāk bija 2. kājai, tagad iet uz 4. kāju. Un 2. kāja ir iezemēta. Vienīgais 2. posma mērķis ir programmēšanas datu saņemšana no datora, lai pēc mikroshēmas ieprogrammēšanas to varētu piesiet pie zemes. Ja atgriezīsieties pie mikroshēmas programmēšanas, lai labotu kļūdas utt., Tad atvienojiet 2. kāju no zemes un atkal pievienojiet 22 k ar 2. kātiņu. Picaxe sarunājas ar datoru, izmantojot 7. kāju, tāpēc tas nav jāmaina.

Ir pievienots katls un pievienots servo. Servo nav īsti nepieciešams, un LED un 1k rezistors darbotos labi un/vai jebkura ķēde, kuru vēlaties savienot. Es tikko izmantoju servo, lai parādītu, kā noklikšķinot uz kāda ekrāna, kaut kas var kustēties. Servo tiek palaists no sava barošanas avota. Šis atsevišķais barošanas avots nebūtu vajadzīgs, ja pikaps vienkārši ieslēgtu un izslēgtu gaismas diodes. Piksa ir gatava lietošanai - tagad mums ir nepieciešams kāds VB kods.

7. solis: uzrakstiet kādu VB saskarnes kodu

Kad VB. Net ir instalēts, palaidiet to un atlasiet Fails/jauns projekts un atlasiet Windows lietojumprogramma. Sākumā varat noklikšķināt uz Fails/Saglabāt visu un saglabāt to, kur vēlaties, un pēc tam nākotnē vai nu sākt projektu no VB. Net, vai noklikšķinot uz.sln faila, kas tiks izveidots.

8. darbība: izveidojiet VB. Net veidlapu

VB izveido jaunu tukšu veidlapu ar nosaukumu Form1.vb. Jūs varat mainīt šī nosaukuma nosaukumu tagad vai vēlāk vai vienkārši atstāt to kā 1. veidlapu, ja projekts ir vienkāršs. Mēs to atstāsim tādu, kāds tas ir. Lai pievienotu kādu vadīklu, mums ir jāatver rīkjosla, kas ir iezīmēta zaļā krāsā. Instrumentu kasti var atvērt un aizvērt, kad vien tas ir nepieciešams - parasti pirmais solis ir pievienot vadīklas, pēc tam aizvērt rīkjoslu un strādāt ar kodu. Jūs varat atstāt to atvērtu visu laiku, bet tas aizņem mazliet ekrāna.

9. darbība: pievienojiet taimeri

Mēs esam ritinājuši rīku komplektu un izvēlējušies taimeri. Veiciet dubultklikšķi uz taimera, lai to pievienotu. Ekrāna apakšdaļā tiks parādīts pulksteņa attēls ar nosaukumu Taimeris 1, un labajā pusē tiks iezīmētas taimera īpašības. Jūs varat tos rediģēt vai arī tos var mainīt koda teksta pamattekstā. Mēs atstāsim tos tādus, kādi tie ir, un mainīsim tos teksta pamattekstā.

Starp citu, instrumentu kopums izskatās nedaudz biedējošs, taču vairumam programmu ir nepieciešami tikai daži - tie būtu pogas, tekstlodziņi, etiķetes, taimeri, attēlu kastes, izvēles rūtiņas un radio kastes. Varbūt atveriet jaunu programmu un kādreiz nospēlējiet ar dažiem.

10. darbība: pievienojiet pāris pogas

Noklikšķiniet uz pogas rīka un uzzīmējiet pogas izmēru 1. veidlapā. Mums būs vajadzīgas divas pogas, attēlu kaste un etiķete. Iet uz priekšu un pievienojiet tos - nākamajā ekrānuzņēmumā visi šie ir iezīmēti. Izmēram un pozīcijai nav nozīmes, un, ja vēlaties, varat tos pārdēvēt vēlāk.

11. solis: veidlapa ar visām vadīklām

Tagad ir izveidota 1. veidlapa. Lodziņš blakus pogai2 ir maza attēlu kastīte. Jūs varat tajā ievietot attēlus, bet mēs tikai to izmantosim, lai norādītu, kura poga ir nospiesta, mainot to no sarkanas uz zaļu. Label1 parāda picaxe reģistrus.

12. darbība: pievienojiet kādu kodu

Labajā pusē apvilktas zaļā krāsā vairākas noderīgas pogas - otrā no labās ir poga Skatīt kodu, bet labā poga ir Skata noformētājs. Praksē, rakstot kodu, starp šiem uzskatiem tiek pārvietota šurpu turpu. Parasti, ja kāds ir dizainera režīmā, veicot dubultklikšķi uz kāda objekta, piemēram, pogas, tiek parādīta vieta koda skatā, lai pievienotu kādu kodu, vai arī tas tiek parādīts koda gabalā, kas darbojas, nospiežot pogu. Šādā veidā programmu plūsma kļūst diezgan intuitīva - lietotājs noklikšķina uz lietām un koda bitiem, maina ekrānu un tā tālāk. Lai gan mūsu nolūkos mēs krāpsimies un ielīmēsim visu darba koda plāksni. būs publiskās klases veidlapa1… beigu klase - iezīmējiet šo un izdzēsiet to. Tagad paņemiet visu zemāk esošo kodu un ielīmējiet to. Imports System. IOImports Strings = Microsoft. VisualBasic ', lai varētu izmantot tādas lietas kā pa kreisi (un pa labi (virknēmPublic Class Form1Public Declare Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal dwMilliseconds As Integer)') miega paziņojumiemDim WithEvents serialPort kā jauns IO. Ports. SerialPort 'seriālais ports deklarēDim PicaxeRegisters (no 0 līdz 13) Kā baiti reģistrē b0 līdz b13Private Sub Form1_Load (ByVal sender As Object, ByVal e As System. EventArgs) Handles Me. LoadTimer1. Reģistrēts = True 'ievadiet šo kodu kā noklusējuma vērtību nepatiesam, kad tas ir izveidotsTimer1. Interval = 5000' 5 sekundes blankEnd SubPrivate Sub Timer1_Tick (ByVal sūtītājs kā System. Object, ByVal e kā System. EventArgs) Rīkojas ar taimeri1. Atzīmējiet “taimera ērces ik pēc 5 sekundēm Zvanīt SerialTxRx ()” runāt ar picaxeEnd SubSub SerialTxRx () Dim LabelString As String 'string to show DataP acket (no 0 līdz 17) Kā baits visa datu pakete "Dati" +14 baitiDim i Kā vesels skaitlis 'i vienmēr ir noderīgs cilpām uttLabel1. Text = ""' notīriet ekrānā redzamo tekstu Asc (Mid ("Dati", i + 1, 1)) 'pievieno packetNextFor i = 0 līdz 13DataPacket (i + 4) = PicaxeRegisters (i)' pievieno vārdu "Dati" "pievieno visus baitus packetNextIf serialPort. IsOpen ThenserialPort. Close ()”tikai gadījumā, ja tas jau ir atvērts ātrums maziem pikakiem. ja nav atbildes. Atveriet () "atveriet seriālo portu. DiscardInBuffer ()" notīriet ievades buferi. Rakstiet (DataPacket, 0, 18) "nosūtiet datu pakešu masīvu Zvanīšanas miegs (300)" vismaz 100 milisekundes jāgaida r dati, lai atgrieztos un vairāk, ja datu plūsma ir garāka. Lasīt (DataPacket, 0, 18) 'nolasīt atpakaļ datu pakešu masīvā. Close ()' aizveriet seriālo portuNobeigt arFor i = 4 līdz 17LabelString = LabelString + "" + Str (DataPacket (i)) "pārvērsties par teksta virkni Taimauts "" to parādīs, ja piksaks nav pievienots utt. Beidziet Izmēģināt un SubPrivate apakšpoga But1 120 'patvaļīga vērtība servoEnd SubPrivate apakšpogai servoEnd apakšklase

13. darbība: palaidiet programmu

Ieslēdziet pikseļu, ja tas nav ieslēgts. Palaidiet programmu vb.net, noklikšķinot uz zaļā trīsstūra ekrāna augšdaļā netālu no vidus. Pa labi no palaišanas trīsstūra ir pauzes poga un apturēšanas poga, vai arī programmu var apturēt, noklikšķinot uz augšējā labā x vai ar File/Exit, ja esat pievienojis izvēlni. Programmu var apkopot, ja vēlaties, bet atkļūdošanai ļaujiet tai darboties VB. Taimeris izsūta baitus ik pēc 5 sekundēm, tāpēc displejs parādās 5 sekundes. Iezīme1 parāda 14 pikseļu reģistru izmetni. Tie tiek nosūtīti uz pikseļu un pēc tam tiek nosūtīti atpakaļ. Gandrīz noteikti nav nepieciešams nosūtīt visus 14, un jūsu kodu var mainīt atbilstoši. Otrais baits ar vērtību 152 ir katla vērtība, kas mainās no 0 līdz 255. Ja tiek noklikšķināta uz pogas1, tā pirmajā baitā nosūta vērtību 120, un, noklikšķinot uz pogas2, tā nosūta 160, un pikseļu programma atšifrē šos un pārvieto servo. Šis kods parāda, kā nosūtīt datus un atgūt datus no mikrokontrollera. Mikrokontrolleris var ieslēgt visdažādākās ierīces - manā mājā aptuveni 30 darbojas sprinkleri, gaismas, apsardze, automašīnas tiek konstatētas piebraucamajos ceļos, ieslēdzot vairākus 3,6 kW sūkņus un uztverot ūdens līmeni tvertnēs. Pikaksus var kopēt kopīgā autobusā un pat var sazināties savā starpā, izmantojot radio saites. Ir iespējams arī augšupielādēt un lejupielādēt datus no vietnēm un tādējādi izmantot internetu, lai savienotu ierīces jebkurā vietā pasaulē. Https: //www.instructables. com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under-20/Nākamajās divās lapās ir arī daži piemēri, kā izmantot dažādus sensorus un kā vadīt dažādas ierīces. Dr James Moxham

14. darbība: ievades ierīces

Picaxe programmētājs satur dažus ļoti noderīgus palīdzības failus, no kuriem viens tiek saukts par "saskarnes shēmām", un tas ir pieejams arī vietnē https://www.rev-ed.co.uk/docs/picaxe_manual3.pdfTas parāda, kā vadīt motorus, sajust vidi un citu noderīgu kontroli. Papildus šiem cirucitiem ir daži, kurus es izmantoju atkal un atkal. Temperatūra - LM35 temperatūras sensors rada spriegumu, kas var nonākt tieši pikselī un ko var nolasīt ar komandu readadc vai readadc10. Gaisma - no gaismas atkarīga rezistora pretestība svārstās no dažiem simtiem omu spilgtā saules gaismā līdz vairāk nekā 5 megohm piķa melnā krāsā. Izmēriet pretestību gaismas līmenī, kurā vēlaties pārslēgties, un pievienojiet LDR sērijveidā ar aptuveni tādas pašas vērtības rezistoru. Piemēram, es gribēju atklāt automašīnas gaismas, kas iebrauca automašīnu novietnē, lai ieslēgtu dažas gaismas. Pretestība bija aptuveni 1M no netiešās gaismas, tāpēc es ievietoju 1M sērijā ar LDR. Slēdzis - daži slēdži pārslēdzas starp 5V un 0V (viena pola dubultā metiena slēdzis), bet daži vienkārši ieslēdzas un izslēdzas. Ja slēdzis ieslēdzas, tas var nosūtīt 5V uz picaxe mikroshēmu, bet, ja tas ir izslēgts, picaxe tapa būtu “peldoša” un varētu būt jebkura vērtība. Šī shēma parāda, kā ievilkt ieeju zemē, kad slēdzis ir izslēgts. Šī ir ķēde, kas jāizmanto lielākajai daļai spiedpogas slēdžu. Potenciometrs - laba, vecmodīga poga. Virziet pogu un nolasiet spriegumu mikroshēmā. Ir visu veidu citas elektroniskas ierīces, kas rada spriegumu no 0 līdz 5 V vai var viegli konfigurēt, lai to izdarītu. Piemēri ir magnētiskie sensori, mitrums, ātrums, pieskāriens, infrasarkanā gaisma, spiediens, krāsa un skaņa. Sensori kopumā maksā tikai dažus dolārus.

15. darbība: ierīču vadība

Picaxe palīdzības failā ir lielisks skaidrojums par to, kā vadīt motorus un gaismas. Turklāt es uzskatu, ka ir dažas shēmas, kuras es izmantoju atkal un atkal. Pirmais ir vienkārša tranzistora ķēde. Picaxe mikroshēma var ieslēgt ne vairāk kā 20 mA uz vienu tapu, kas ir labi, lai ieslēgtu LED, bet ne daudz ko citu. 547 tranzistors palielina strāvu līdz 100 mA, kas ir piemērots mazām spuldzēm. Otrajā ķēdē ir redzams mosfets. Mosfetiem praktiski nav nepieciešama strāva, lai tos vadītu - tikai volti, lai tos varētu tieši kontrolēt ar pikseļu palīdzību. Ir pieejami visdažādākie mosfeti, bet mana izvēle ir BUK555 60B https://www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/BUK555-60A.pdf To var darbināt tieši no 5 V (atšķirībā no dažiem, kuriem nepieciešams 10 V), bet galvenā priekšrocība ir tā, ka tai ir ārkārtīgi zema pretestība, kad tā ir ieslēgta - 0,045 omi, kas nav daudz vairāk nekā to vadu pretestība, ar kuriem to varētu savienot. Tas nozīmē, ka, braucot ar lielām kravām, tas nav karsts, kas ietaupa enerģiju un ietaupa radiatora izmaksas. Piemēram, braucot ar 5 amp kravu, piemēram, automašīnas lukturim; vati = pašreizējā kvadrātā x pretestība, tātad W = 5*5*0,045 = 1,12 vati, kuriem būtu nepieciešams tikai radiators, piemēram, 1 collu kvadrātveida plāna alumīnija gabals. Trešā ķēde parāda releju. Visiem relejiem ir vairāki parametri - spoles spriegums, spoles pretestība un slodzes spriegums un strāva. Piemēram, relejam var būt 12 V spole ar spoles strāvu 30 mA, spoles pretestība 400 omi un var darbināt līdz 240 V pie 1 amp. Spoles strāva ir lielāka par voltiem un ampēriem, nekā var piegādāt pikss, tāpēc spoles pārslēgšanai mēs izmantojam tranzistora ķēdi. Ir iekļauts arī diode - tas nomāc aizmugurējo EMF, kad relejs izslēdzas. Atpakaļ EML rada dzirksteles aizdedzes svecei, lai jūs nevēlētos šos augstos spriegumus nekur ķēdē. Kontaktiem būs maksimālā strāva un volti - strāva varētu būt daži ampēri, un volti bieži ir 240 V, tāpēc 12 V vai 24 V pārslēgšana būs pietiekami diapazonā. Ja jums nav pieredzes ar elektroniku, nespēlējiet ar tīkla spriegumu. Ir arī mazi releji, kuru spoles spriegums ir 5V vai 6V. Šiem relejiem jums, iespējams, nav nepieciešama atsevišķa 12 V barošana, bet vienkārši skatieties spoles pretestību, jo daudziem no tiem ir vairāk nekā 100 mA strāva. Ja tā, un jūs izmantojat 78L05 100mA 5V regulatoru, iespējams, vēlēsities to nomainīt uz 7805 regulatoru, kas var nodrošināt līdz 1 amp. Releji ir īpaši noderīgi maiņstrāvas pārslēgšanai - piemēram, 24VAC dārza sprinkleru solenoīdi, 12VAC dārza gaismas un elektriski trokšņainā vidē, piemēram, automašīnā. Tie ir noderīgi arī, lai kontrolētu lielas slodzes, piemēram, pikaps, kas baro 20 mA pie 5 V = 0,1 W, kontrolējot 12 V tranzistoru pie 100 mA = 1,2 W relejam 24 V 100 mA = 2,4 W kontaktam, kas darbina 3600 W sūkni. Ja vēlaties šādi kontrolēt jaudu, lūdziet elektriķim pieslēgt vadības bloku un izvadīt divus vadus (spoles vadus 12 V relejam), kurus varat kontrolēt. Tādā veidā elektriķis var izrakstīties no strāvas kārbas, un jūs varat veikt visu elektroniku, neuztraucoties par elektriskās strāvas triecienu. Vēl viens releju lietojums ir motora reversā vadība. Izmantojot impulsa platuma modulāciju mosfetā, jūs varat kontrolēt līdzstrāvas motora ātrumu, un ar DPDT barošanas releju varat mainīt virzienu. Tas ir vienkāršs veids, kā kontrolēt lielus motorus, piemēram, tos, ko izmanto “robotu karos”. Lūdzu, ievietojiet komentāru, ja jums nepieciešama palīdzība kaut ko izveidot.