Système de détection d’obstacles basé sur HC-SR04, écran SSD1306 et ESP32

ESP32 22-02-24

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Plan du tutoriel

1- Principe du système de détection d’obstacles

2- Les composants nécessaires du système

3- Schéma de câblage du système de détection d'obstacles contrôlé par la carte ESP32

4- Programmation de la carte ESP32 avec le MicroPython

Principe du système de détection d’obstacles

Un système de détection d'obstacles est une technologie conçue pour identifier et localiser des objets ou des obstacles dans un environnement donné. Ces systèmes sont couramment utilisés dans divers domaines tels que l'automobile, la robotique, la surveillance, les drones, etc.

Le système que vous souhaitez créer utilise le capteur ultrasonique HC-SR04 pour détecter la distance entre l'obstacle et le capteur. L'ESP32 est utilisé comme microcontrôleur pour gérer les données du capteur et contrôler les autres composants tels que l'afficheur SSD1306, la LED et le buzzer.

Capteur ultrasonique HC-SR04 :

Le HC-SR04 utilise des ultrasons pour mesurer la distance. Il émet un signal ultrasonique par le transducteur (Trig), qui se réfléchit sur l'obstacle, puis revient au capteur (Echo). En mesurant le temps que prend le signal pour aller et revenir, on peut calculer la distance.

ESP32 :

L'ESP32 est programmé pour lire les signaux du capteur HC-SR04, traiter les données pour calculer la distance, et réagir en conséquence. Il utilise deux GPIOs pour le déclenchement (Trig) et la réception (Echo) du HC-SR04.

Afficheur SSD1306 :

L'afficheur SSD1306 est utilisé pour afficher la distance mesurée par le capteur. Vous devrez utiliser une bibliothèque appropriée dans votre code pour faciliter la communication.

LED :

Une LED est utilisée pour indiquer visuellement la présence d'un obstacle. Vous pouvez programmer l'ESP32 pour allumer la LED lorsque la distance mesurée est inférieure à une certaine valeur (obstacle détecté).

Buzzer :

Le buzzer peut être utilisé pour émettre un signal sonore lorsqu'un obstacle est détecté. Vous pouvez programmer l'ESP32 pour activer le buzzer lorsque la distance mesurée est inférieure à une certaine valeur.

En résumé, le processus global implique la lecture des données du capteur ultrasonique, le calcul de la distance, l'affichage de cette distance sur l'afficheur SSD1306, et l'activation de la LED et du buzzer en fonction de seuils prédéfinis pour signaler la présence d'un obstacle.

Les composants nécessaires du système

Carte ESP32 :

Carte ESP32

L'ESP32 est un microcontrôleur à faible consommation d'énergie, doté de fonctionnalités Wi-Fi et Bluetooth intégrées. Il est largement utilisé dans le domaine de l'IoT (Internet des Objets), du développement de projets embarqués et dans d'autres applications nécessitant une connectivité sans fil et un traitement de données sur une petite échelle.

Capteur HC-SR04 :

HC-SR04

Le capteur ultrason HC-SR04 est un dispositif électronique utilisé pour mesurer la distance entre le capteur et un objet en utilisant des ondes ultrasonores.

Ecran SSD1306 :

l'écran SSD1306 est un écran à matrice de points (dot matrix display) largement utilisé dans les projets électroniques, notamment pour afficher des informations sur de petits écrans OLED. Le SSD1306 est le contrôleur de l'écran OLED et il est compatible avec différentes tailles d'écrans. Il est souvent utilisé avec des microcontrôleurs comme la carte ESP32

Il est utilisé pour afficher un message d'alerte si le capteur ultrason HC-SR04 détecte un obstacle.

Buzzer

Un buzzer est un composant électronique qui produit un son lorsqu'il est alimenté en courant électrique. Il est souvent utilisé pour émettre des signaux sonores dans divers dispositifs électroniques.

L'intégration d'un buzzer dans un système de détection d'obstacles permet d'ajouter un avertissement sonore lorsqu'un obstacle est détecté.

LED

L'utilisation d'une LED dans un système de détection d'obstacles peut fournir un indicateur visuel lorsque le capteur détecte la proximité d'un objet.

Résistance

Lorsque vous utilisez une LED dans un circuit, il est généralement nécessaire d'ajouter une résistance en série avec la LED pour limiter le courant qui la traverse. Cela protège la LED et évite qu'elle ne soit endommagée en raison d'un courant excessif.

Fils de connexion :

Fils de connexion

Pour établir les connexions physiques entre la carte ESP32, le capteur HC-SR04, l'afficheur SSD1306, le buzzer et la LED. Assurez-vous d'avoir des fils de bonne qualité pour des connexions stables.

Plaque d'essai (Breadboard) :

plaque d'essai

On utilise le plaque d'essai pour faciliter le câblage des différents composants.

Schéma de câblage du système de détection d'obstacles contrôlé par la carte ESP32

Détail des connexions :

Pour le Capteur HC-SR04 :

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte ESP32.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte ESP32.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche GPIO 16 de la carte ESP32.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche GPIO 17 de la carte ESP32.

Pour l'afficheur SSD1306 :

Connecter la broche VCC de l'écran à 5V de la carte ESP32

Connecter la broche GND de l'écran à GND de la carte ESP32

Connecter la broche SDA de l'écran à la broche analogique A4 de la carte ESP32

Connecter la broche SCL de l'écran à la broche analogique A5 de la carte ESP32

Pour le buzzer

Connecter la borne (+) du buzzer à la broche GPIO23 de la carte ESP32.

Connecter la borne (-) du buzzer à la broche GND de la carte ESP32.

Pour la LED

Connectez une résistance en série avec la LED: La résistance est connectée entre la broche GPIO19 et la borne positive (anode) de la LED.

Connectez la borne négative (cathode) de chaque LED à la masse (GND) de la carte ESP32.

Programmation de la carte ESP32 avec le MicroPython

La programmation de la carte ESP32 avec MicroPython pour commander un système de détection d'obstacles avec HC-SR04, LED et buzzer peut être effectuée en utilisant le langage MicroPython.

Pour ce faire:

1- vous devez disposer d'un environnement MicroPython installé sur votre ESP32.

2- Flashez votre ESP32 avec MicroPython en utilisant Firmware esp32-20210902-v1.17.bin.

3- Importez la bibliothèque hc-sr04 pour le capteur ultrason HC-SR04

4- Importer la bibliothèque ssd1306.py dédiées à l'écran SSD1306

5- Écrivez le code suivant :

import machine
from machine import Pin, I2C
from hcsr04 import HCSR04
import ssd1306
import time

# ESP32 Pin assignment
i2c = I2C(-1, scl=Pin(22), sda=Pin(21))
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

sensor = HCSR04(trigger_pin=16,echo_pin=17,echo_timeout_us=1000000)
redled_pin=Pin(19, Pin.OUT)
buzzer_pin=Pin(23, Pin.OUT)

while True:
 # calculer le distance entre le capteur HC-SR04 et l'obstacle
 distance = sensor.distance_cm() 
 print('distance= ',distance,' cm')
 if (distance<4): # si le capteur HC-SR04 detecte un obstacle
  redled_pin.value(1) # allumer la LED
  buzzer_pin.value(1) # faire sonner le buzzer
  # afficher un message d'alerte
  oled.text('Attention!!!', 0, 0)
  oled.text('Obstacle', 0, 20)
  oled.text('detected', 0, 40)
  
  oled.show()
 else:
  redled_pin.value(0) # eteindre la LED
  buzzer_pin.value(0) # arreter le buzzer
  oled.fill(0) # effacer le contenu de l'ecran
  oled.show()
 time.sleep_ms(100)

import machine

from machine import Pin, I2C

from hcsr04 import HCSR04

import ssd1306

import time

# ESP32 Pin assignment

i2c = I2C(-1, scl=Pin(22), sda=Pin(21))

oled_width = 128

oled_height = 64

oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

sensor = HCSR04(trigger_pin=16,echo_pin=17,echo_timeout_us=1000000)

redled_pin=Pin(19, Pin.OUT)

buzzer_pin=Pin(23, Pin.OUT)

while True:

# calculer le distance entre le capteur HC-SR04 et l'obstacle

distance = sensor.distance_cm()

print('distance= ',distance,' cm')

if (distance<4): # si le capteur HC-SR04 detecte un obstacle

redled_pin.value(1) # allumer la LED

buzzer_pin.value(1) # faire sonner le buzzer

# afficher un message d'alerte

oled.text('Attention!!!', 0, 0)

oled.text('Obstacle', 0, 20)

oled.text('detected', 0, 40)

oled.show()

else:

redled_pin.value(0) # eteindre la LED

buzzer_pin.value(0) # arreter le buzzer

oled.fill(0) # effacer le contenu de l'ecran

oled.show()

time.sleep_ms(100)

Explication du programme

Si le capteur ultrason HC-SR04 détecte un obstacle, la carte ESP32 allume la LED, fait sonner le buzzer et affiche un message d'alerte sur l'afficheur SSD1306. Dans le cas contraire, la carte ESP32 éteint le LED, arrête le buzzer et efface le message d'alerte.