نظام كشف العوائق يعتمد على HC-SR04 وشاشة I2C LCD و الأردوينو

الأردوينو 21-02-24

97 0

محاور الدرس

1- مبدأ نظام كشف العوائق يعتمد على HC-SR04 وشاشة I2C LCD و الأردوينو

2- مكونات نظام الكشف عن العوائق

3- مخطط الأسلاك لنظام الكشف عن العوائق

4- برمجة لوحة الأردوينو المسؤولة على تشغيل نظام الكشف عن العوائق

مبدأ نظام كشف العوائق يعتمد على HC-SR04 وشاشة I2C LCD و الأردوينو

نظام كشف العوائق يمكن أن يشير إلى نظام يستخدم مجموعة من الأجهزة والتقنيات لرصد وتحديد وجود عوائق في بيئة معينة. يمكن أن يكون هناك العديد من التطبيقات لنظم كشف العوائق، بما في ذلك في المركبات الذكية، الصناعة، الروبوتات، وأنظمة الأمان.

نظام كشف العوائق يعتمد على مجموعة من الأجهزة والمكونات معينة، وفي هذا السياق، سنتحدث عن مبدأ عمل نظام كشف العوائق باستخدام مستشعر الأمواج فوق الصوتية (HC-SR04)، شاشة العرض السائلة بتقنية I2C، لوحة الأردوينو، الصمام (LED)، والجرس (Buzzer).

1- HC-SR04 (مستشعر الأمواج فوق الصوتية):

يعتمد على إرسال إشارات صوتية فوق الصوتية وقياس الزمن اللازم لعودتها بعد الانعكاس.

يتيح للنظام حساب المسافة إلى العائق باستخدام سرعة الصوت في الهواء.

2- شاشة العرض السائلة I2C LCD:

تعتمد على تقنية I2C للاتصال مع لوحة الأردوينو.

تستخدم لعرض المعلومات للمستخدم بطريقة سهلة القراءة.

3- لوحة الأردوينو:

تقوم بتحكم وتنسيق عمل المكونات الأخرى.

تتلقى البيانات من HC-SR04 وتقوم بعرضها على شاشة LCD.

4- الصمام (LED):

يستخدم كإشارة بصرية للتحذير عند اكتشاف عائق.

5- الجرس (Buzzer):

يستخدم لتوفير إشارة صوتية للتحذير عند اكتشاف عائق.

مبدأ العمل:

1- يتم إرسال نبض من HC-SR04 (مستشعر الأمواج فوق الصوتية) باستخدام لوحة الأردوينو.

2- يقوم HC-SR04 بقياس الزمن اللازم لعودة النبض بعد انعكاسه عن العائق.

3- تستخدم لوحة الأردوينو هذا الزمن لحساب المسافة باستخدام سرعة الصوت في الهواء.

4- تُعرض القيمة المحسوبة على شاشة العرض السائلة I2C.

5- إذا تجاوزت المسافة المقررة (على سبيل المثال، 4 سم)، يتم تشغيل الصمام والجرس كتحذير لوجود عائق.

باستخدام هذه المكونات بتكاملها، يتمكن النظام من قياس المسافة وتحذير المستخدم عندما يكتشف عائقًا. يمكن استخدام هذا النوع من الأنظمة في تطبيقات مثل تجنب العوائق للروبوتات أو التحكم في أنظمة السيارات الذاتية القائدة.

مكونات نظام الكشف عن العوائق

1- لوحة الاردوينو:

لوحة التطوير الأردوينو

لوحة الأردوينو هي لوحة إلكترونية تستخدم في تطوير الأجهزة الإلكترونية التفاعلية والمشاريع البرمجية. توفر الأردوينو بيئة برمجية واجهة سهلة للمبتدئين والمحترفين لتطوير الأجهزة والمشاريع المختلفة.

2- حساس الموجات فوق الصوتية HC-SR04:

HC-SR04

هو وحدة قياس المسافة بالترددات الفوق صوتية. يستخدم هذا الجهاز في العديد من التطبيقات لقياس المسافات بشكل دقيق وكشف العوائق

3- شاشة I2C LCD :

شاشة I2C LCD هي شاشة عرض يمكن التحكم فيها عبر واجهة I2C (Inter-Integrated Circuit). تأتي هذه الشاشات بحجمات مختلفة، ولكن يتميزون بسهولة التوصيل والتحكم فيهم باستخدام عدد قليل من الأسلاك.

4- صمام ثنائي الباعث للضوء

الصمام ثنائي الباعث للضوء هو نوع من الأشباه الموصلات الذي ينبعث ضوء عند مرور التيار الكهربائي عبره.

5- مقاومة

يُفضل استخدام مقاومة لتحديد التيار الذي يمر في الصمام. يمكنك استخدام قيمة مقاومة تتوافق مع متطلبات الصمام وتوفر التيار المناسب لضمان إضاءة الصمام بشكل صحيح دون تلفه. القيمة الشائعة للمقاومة هي 220 أوم.

6- الجرس الإلكتروني

الجرس الإلكتروني هو جهاز إلكتروني يستخدم لإصدار صوت التنبيه أو الإنذار عند حدوث حدث معين أو عند تلقي إشارة معينة. يتم استخدام الجرس الإلكتروني في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الأنظمة الأمانية، وأجهزة التحكم، وأجهزة التنبيه.

7- أسلاك التوصيل:

Fils de connexion

أسلاك توصيل لربط بين أقطاب HC-SR04 وبين بطاقة الأردوينو.

8- لوحة تجارب (Breadboard) :

plaque d'essai

لتسهيل توصيل المكونات والتجارب.

مخطط الأسلاك لنظام الكشف عن العوائق

توصيل حساس HC-SR04 بلوحة الأردوينو:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 3.3V الخاص بلوحة الأردوينو.

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GND الخاص بلوحة الأردوينو.

قم بتوصيل طرف Echo الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 3 الخاص بلوحة الأردوينو.

قم بتوصيل طرف Trig الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 2 الخاص بلوحة الأردوينو.

توصيل صمام ثنائي الباعث للضوء بلوحة الأردوينو:

يتم توصيل المقاوم بين منفذ 5 والطرف الموجب (الأنود) من صمام ثنائي الباعث للضوء.

قم بتوصيل الطرف السالب (الكاثود) لكل صمام ثنائي الباعث للضوء بالأرض (GND) للوحة الأردوينو.

توصيل الجرس بلوحة الأردوينو:

قم بتوصيل الطرف (+) الخاص بالجرس بمنفذ 4 الخاص بلوحة الأردوينو.

قم بتوصيل الطرف (-) الخاص بالجرس بمنفذ GND الخاص بلوحة الأردوينو.

توصيل شاشة I2C LCD بلوحة الأردوينو:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ 5V في الأردوينو

قم بتوصيل طرف GND الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ GND الخاص بلوحة الأردوينو

قم بتوصيل طرف SDA الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ A4 الخاص بلوحة الأردوينو

قم بتوصيل طرف SCL الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ A5 الخاص بلوحة الأردوينو

برمجة لوحة الأردوينو المسؤولة على تشغيل نظام الكشف عن العوائق

أولًا، تأكد قبل استخدام البرنامج من

1- تحميل مكتبة LiquidCrystal_I2C

2- تحميل مكتبة Ultrasonic

#include "Ultrasonic.h"
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
//تهيئة الشاشة I2C LCD
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);
// إعداد مستشعر HC-SR04 
Ultrasonic ultrasonic(2, 3); // Trig et Echo
int buzzer_pin = 4;
int redled_pin = 5;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init(); 
  lcd.backlight();
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT); 
  pinMode(redled_pin, OUTPUT);
  
}

void loop () {
  // تحديد المسافة بين مستشعر HC-SR04 و الجسم
  int distance = ultrasonic.Ranging(CM);
  Serial.print("distance= ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
   // اكتشاف العوائق
  if (distance < 4)
  { // تشغيل الجرس
    digitalWrite(buzzer_pin, HIGH); 
    // تشغيل صمام ثنائي الباعث للضوء
    digitalWrite(redled_pin, HIGH);
    lcd.setCursor(0, 0);
    // عرض رسالة تنبيه على الشاشة 
    lcd.print("attention !!!"); 
    lcd.setCursor(0, 1); 
    lcd.print("obstacle detected"); 
  }
  else {
    // محو محتوى الشاشة
    lcd.clear();
    // إيقاف تشغيل الجرس
    digitalWrite(buzzer_pin, LOW); 
    // لعرض المسافة على شاشة I2C LCD 
    digitalWrite(redled_pin, LOW); 
  }
  delay(100);
}