نظام كشف العوائق يعتمد على مستشعر HC-SR04 وشاشة I2C LCD و بطاقة ESP32

لوحة ESP32 22-02-24

103 0

محاور الدرس

1- مبدأ نظام كشف العوائق يعتمد على HC-SR04 وشاشة I2C LCD و بطاقة ESP32

2- مكونات نظام الكشف عن العوائق

3- تركيب نظام كشف العوائق الذي يتم التحكم فيه عن طريق بطاقة ESP32

4- برمجة بطاقة ESP32 المسؤولة على تشغيل نظام الكشف عن العوائق

مبدأ نظام كشف العوائق يعتمد على HC-SR04 وشاشة I2C LCD و بطاقة ESP32

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، بطاقة ESP32، 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 بطاقة ESP32.

تستخدم لعرض المعلومات للمستخدم بطريقة سهلة القراءة.

3- بطاقة ESP32:

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 بطاقة ESP32.

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

3- تستخدم بطاقة ESP32 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- بطاقة ESP32:

لوحة ESP32

بطاقة ESP32 هي نوع من الأنظمة على شكل متحكمات صغيرة تعتمد على معالج ESP32 من شركة Espressif Systems. هذه البطاقة تقدم مجموعة واسعة من الميزات والإمكانيات، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل الإنترنت الذكي (IoT) والمشاريع الصغيرة والمتوسطة.

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 ESP32.

8- لوحة تجارب (Breadboard) :

plaque d'essai

لتسهيل توصيل المكونات والتجارب.

تركيب نظام كشف العوائق الذي يتم التحكم فيه عن طريق بطاقة ESP32

توصيل حساس HC-SR04 بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 3.3V الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Echo الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO17 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Trig الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO16 الخاص بلوحة ESP32.

توصيل صمام ثنائي الباعث للضوء بلوحة ESP32:

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 ESP32.

توصيل الجرس بلوحة ESP32:

قم بتوصيل الطرف (+) الخاص بالجرس بمنفذ 4 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل الطرف (-) الخاص بالجرس بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

توصيل شاشة I2C LCD بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ 5V في ESP32

قم بتوصيل طرف GND الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32

قم بتوصيل طرف SDA الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ A4 الخاص بلوحة ESP32

قم بتوصيل طرف SCL الخاص بشاشة I2C LCD بمنفذ A5 الخاص بلوحة ESP32

برمجة لوحة ESP32 المسؤولة على تشغيل نظام الكشف عن العوائق

أولًا، تأكد قبل استخدام البرنامج MicroPython من

1- تحميل مكتبة hc-sr04

2- تحميل مكتبة i2c_lcd و مكتبةlcd_api

3- استخدام البرنامج التالي: esp32-20210902-v1.17.bin

import machine
from machine import Pin, SoftI2C
from lcd_api import LcdApi
from i2c_lcd import I2cLcd
from hcsr04 import HCSR04
import time
# تهيئة الشاشة I2C LCD
I2C_ADDR = 0x27
totalRows = 2
totalColumns = 16
i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)     #initializing the I2C method for ESP32
lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)
# إعداد مستشعر HC-SR04
sensor = HCSR04(trigger_pin=16,echo_pin=17,echo_timeout_us=1000000)
# إعدادالصمام و الجرس 
redled_pin=Pin(19, Pin.OUT)
buzzer_pin=Pin(23, Pin.OUT)

while True:
 # قراءة المسافة من مستشعر HC-SR04
 distance = sensor.distance_cm() 
 print('distance= ',distance,' cm')
 if (distance<4): # اكتشاف العوائق
  redled_pin.value(1) # تشغيل صمام ثنائي الباعث للضوء
  buzzer_pin.value(1) # تشغيل الجرس
  #عرض رسالة تنبيه على شاشة LCD
  lcd.putstr("attention!!")
  lcd.move_to(0,1)
  lcd.putstr("obstacle detecte")
 else:
  redled_pin.value(0) # إيقاف تشغيل صمام ثنائي الباعث للضوء
  buzzer_pin.value(0) # إيقاف تشغيل الجرس
  lcd.clear()
 time.sleep_ms(100)