domingo, 15 de febrero de 2015

Pinguino + HC-SR04 + LCD


La idea



Vamos a explicar un poco el funcionamiento del sensor de distancia HC-SR04, de una pantalla LED y pingüino. Para eso vamos a hacer un pequeño dispositivo que lo que va hacer es detectar objetos que pasen por delante de él. La detección de objetos se hará mediante el sensor de distancia(HC-SR04) y la salida se hará en el LCD, el dispositivo LCD va indicando cuantos objetos han pasado y a qué distancia tiene el objeto actual. La gestión del problema la hace pingüino. Con este pequeño proyecto podemos ir viendo el funcionamiento de dichos dispositivos




Pinguino

Pinguino es una plataforma de hardware y software "open source" que nos permite el desarrollo de aplicaciones robóticas. Es similar a Arduino pero basado en un microcontrolador PIC. El Pinguino que voy a usar lleva el PIC18F4550.


 



 
 
 
 
 
Lo podéis comprar directamente o podéis hacerlo
vosotros mismos que es más divertido. Podéis conseguir información
en su pagina oficial: http://www.pinguino.cc/






HC-SR04





El HC-SR04 es un sensor de ultrasonidos que nos sirve para medir la distancia que hay desde el sensor hasta un objeto que se encuentre enfrente del mismo. Este sensor es capaz de medir distancias desde 2 centímetros hasta 4 metros.





El sensor envía un pulso de ultrasonido (que no percibe el oído humano por su alta frecuencia) a través de uno de cilindros (transductor), este sonido rebota en un objeto y al volver es recibido por el otro cilindro. El tiempo que tarda esta operación es el que define la distancia del objeto.





















La conexión se debe de hacer de la siguiente manera:



El primer y el ultimo pin son la alimentación del dispositivo (5V y tierra). Los pines del medio son los encargados de hacer de sonar. “Trig” es el encargado de enviar la señal y “Echo” devolverá el eco de dicha señal.






LCD



El lcd es un dispositivo que nos va a servir para poder mostrar cualquier tipo de información al usuario. En nuestro caso lo que vamos a querer es ir mostrando la distancia actual de un objeto y un contador de objetos que han pasado por delante del sensor.

Para nuestro ejemplo vamos a usar un LCD de 2x16. Compatible con el driver Hitachi HD44780.





Las patillas de conexión del lcd son las siguientes:


Nº Pin
Función
Nombre
1
Tierra (0V)
GND
2
Alimentación 5V (4.7V – 5.3V)
Vcc
3
Ajuste de contraste; Mediante una resistencia variable
VEE
4
Selección registro de comandos (0) o registro de datos (1)
Register Select
5
Escritura (0), Lectura (1)
Read/write
6
Envía datos a los pines
Enable
7
Pines de datos (8-bit)
DB0
8
DB1
9
DB2
10
DB3
11
DB4
12
DB5
13
DB6
14
DB7
15
Luz trasera VCC (5V)
Led+
16
Luz trasera Ground (0V)
Led-



Montaje:



El montaje es el siguiente:
Los dos dispositivos mencionados están conectados a la placa pingüino. El sensor de distancia HC-SR04 conecta sus 2 pines a los pines 11 y 12 de pingüino. El dispositivo LCD tiene más pines para conectar. Los pines de RS y EN se conectan a los pines 8 y 9. El pin “VEE” llevará una resistencia variable para controlar el contraste de la pantalla. Por otro lado los pines de datos desde DB4 hasta DB7 Irán en los pines desde el 0 hasta el 3 de pinguino. Vamos a utilizar este LCD sólo con 4 bits. Los pines de 5 voltios y tierra no los he conectado para que se vea más claro






 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Programa:





Los programas en pingüino (como en arduino) se componen de dos partes: el setup (parte del código que solo se ejecuta una vez) y el loop (que se ejecuta repetidas veces sin parar).

SETUP

En el setup vamos a meter la inicialización de los dispositivos enchufados a pingüino y la inicialización de las variables que vamos a usar en el programa.
La inicialización del dispositivo LCD se hace con las instrucciones:
lcd.pins(8,9,0,1,2,3,0,0,0,0);
lcd.begin(16, 2);

La primera de ellas indica a pingüino en que pines se le enchufa la pantalla LCD
lcd.pins(rs, enable, DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6, DB7);

La segunda indica que se trabaja con un lcd de 16 columnas y 2 filas.


Las siguientes lineas nos sirven para configurar como entrada o salida los pines de pingüino.
pinMode(int pin, int mode);

Nosotros necesitamos una de entrada y una de salida para conectar el sensor de distancia (SR04).

El resto son inicializaciones de variables que usaremos en el loop.


LOOP
El loop se va a ejecutar infinitas veces.
Lo que va a hacer es enviar un pulso por el pin 12 y recuperarlo por el pin 11. Este tiempo se calcula gracias a la función “pulseIn”. Una vez que sabemos el tiempo que tarda podemos calcular la distancia mediante la formula:

distancia= 0.017*tiempo;

La segunda parte del programa va a consistir en averiguar si hay un objeto en el campo de visión del sensor. Para ello tenemos una variable llamada umbral que nos sirve como limite de visión del aparato. Es decir, si algún objeto pasa a una distancia menor que el umbral, el programa lo contará como que ha pasado y lo sumará al contador, todo lo que esté más lejos del umbral lo obviará.

La ultima parte es la que escribe los datos en el LCD y serán visibles para el usuario.
La forma de imprimir es mediante las funciones:
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Texto");

La primera de ellas indica a pingüino en que ubicación del LCD va a empezar a escribir (columna y fila de la pantalla).
La segunda de ellas hace la impresión en sí.


El programa que podéis copiar y compilar en pingüino (insisto, también os valdría para arduino) es el siguiente:


#include <stdlib.h> 


int distancia;
long tiempo;
u8 buffer[5];
int cont;
int umbral;
boolean hayobjeto;


void setup() {
    //run once:
      // Se inicializa el lcd con lcd.pins
      //Indca los pines: RS, E, D4 ~ D8
      lcd.pins(8,9,0,1,2,3,0,0,0,0); 
      // Indicamos el numero de columnas y de filas
      lcd.begin(16, 2);


      //pin 12 como salida: para el pulso ultrasónico
      pinMode(12, OUTPUT); 
      //pin 11 como entrada: tiempo que tarda e pulso en rebotar
      pinMode(11, INPUT); 
      
      //Inicializamos las variables
      cont=0;
      umbral = 100;
      hayobjeto = false;
    }


void loop() {
    //run repeatedly:
      //Ponemos en el pin que envia el pulso a 0
      digitalWrite(12,LOW); 
      delayMicroseconds(5);
      //Ahora mandamos 1 para activar el pulso del sensor 
      digitalWrite(12, HIGH); 
      delayMicroseconds(10);
      //Recogemos el tiempo que ha tardado el pin 11 en recoger el impulso del sonar (ya rebotado)
      tiempo=pulseIn(11, HIGH, 3000);
      //Formula para calcular la distancia mediante el tiempo que tarda en volver el impulso
      distancia= 0.017*tiempo; 
      
      //Si la distancia > umbral (no detecta objeto)
      if (distancia > umbral)
      {
        //si antes habia objeto, ahora ya no está
        if (hayobjeto == true)
        {
            hayobjeto = false;
        } 
      }
      //Sino, detecta un objeto
      else
      {
        //Si antes no habia objeto, ahora lo hay y por lo tanto sumamos 1 al contador
        if (hayobjeto == false)
        {
            hayobjeto = true;
            cont = cont+1;
        } 
      }
       
      //Escribimos en el LCD la distancia 
      itoa (distancia,buffer,10);
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Distancia: ");
      lcd.print(buffer);
      lcd.print(" cm. ");
      
      //Escribimos en el LCD el contador de objetos 
      itoa (cont,buffer,10);
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Cont: ");
      lcd.print(buffer);


      //hacemos un retardo de 1 segundo para evitar posibles variaciones
      delay(1000);      
    }
 
 
 
Aquí os dejo un vídeo explicativo del proyecto con un ejemplo de funcionamiento.
 

No hay comentarios:

Publicar un comentario