ส่วนประกอบและวัสดุสิ้นเปลือง

• เซอร์โวไมโคร 1 9G
• อาดูโน่ ยูโน่ 1 เครื่อง
• 1 บัซเซอร์
• สาย USB ชนิด A/B จำนวน 1 เส้น
• สวิตช์เลื่อน 1 ตัว
• ตัวต้านทาน 1 1k
• ตัวต้านทาน 4 220 โอห์ม
• 1 เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04
• สายจัมเปอร์ 25
• ไฟ LED สีแดง 2 ดวง
• ไฟ LED สีเขียว 1 ดวง

แอปและแพลตฟอร์ม

• 1 อาดูอิโน IDE
• 1 การประมวลผล 3

รายละเอียดโครงการ

การแนะนำ

ระบบเรดาร์ซึ่งโดยปกติจะซับซ้อนและมีราคาแพงนั้น ปัจจุบันสามารถเข้าถึงได้โดยผู้ที่ชื่นชอบและผู้ผลิตด้วย Arduino Uno เราจะมาสำรวจวิธีการสร้างระบบเรดาร์ขั้นพื้นฐานโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ยอดนิยมนี้ โดยเน้นที่หลักการพื้นฐานของการวัดระยะทางและการตรวจจับวัตถุ นี่ไม่ใช่เรื่องของเวทมนตร์หรือพลังพิเศษ แต่เป็นเรื่องของการประยุกต์ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ในทางปฏิบัติและการเขียนโปรแกรมเพื่อสร้างเซ็นเซอร์ที่ใช้งานได้จริงซึ่งจะทำแผนที่สภาพแวดล้อม

ระบบเรดาร์แบบทำเองนี้จะหมุนไปทางซ้ายและขวาเพื่อสแกนหาวัตถุในพื้นที่ที่กำหนดโดยใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก อุปกรณ์นี้ควบคุมด้วยสวิตช์เลื่อนเพื่อเปิดและปิดเครื่อง มี LED สามดวงและบัซเซอร์หนึ่งตัวติดตั้งอยู่บนแผงทดลอง LED สีแดงดวงแรกจะเปิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์เปิดอยู่เพื่อระบุสถานะ LED สีเขียวจะเปิดขึ้นเฉพาะเมื่อเครื่องทำงานและกำลังค้นหาวัตถุ LED สีแดงดวงที่สองจะกะพริบเฉพาะเมื่อเรดาร์ตรวจพบบางสิ่งภายในระยะ โดยความเร็วในการกะพริบจะขึ้นอยู่กับระยะห่างจากเซ็นเซอร์ไปยังวัตถุที่ตรวจพบ บัซเซอร์ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจพบบางสิ่งภายในระยะที่กำหนด

การตั้งค่า

ในการตั้งค่าระบบเรดาร์ เราจะใช้โปรแกรมสองโปรแกรม โปรดดูลิงก์ดาวน์โหลดในส่วนแอปและแพลตฟอร์ม

โปรแกรมแรกคือ Arduino IDE ซึ่งช่วยให้เราสามารถส่งรหัสโดยตรงไปยังอุปกรณ์ Arduino ของเรา หลังจากติดตั้งซอฟต์แวร์แล้ว ให้สร้าง Sketch ใหม่และวางสคริปต์ที่กำหนดไว้ด้านล่าง หากคุณทำตามภาพการเดินสาย คุณก็ควรจะตั้งค่าทุกอย่างเรียบร้อยแล้ว อย่างไรก็ตาม หากคุณเปลี่ยนพอร์ตใดๆ ของส่วนประกอบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เปลี่ยนตัวแปรที่จัดเก็บหมายเลขพินด้วย หลังจากเชื่อมต่อ Arduino เข้ากับพีซีโดยใช้สาย USB-A ถึง USB-B ที่มุมล่างขวา คุณควรเห็นบางอย่างตามแนวของArduino UNO บน COM6 COM[หมายเลขของคุณ] ของคุณจะมีความสำคัญในภายหลัง

เราสามารถตรวจสอบค่าเรดาร์ได้โดยใช้โปรแกรมที่เรียกว่า Processing ซึ่งจะสร้างอินเทอร์เฟซที่ต้องการสำหรับโครงการ หลังจากติดตั้งแล้ว ให้สร้าง Sketch ใหม่และวางโค้ดที่ให้มา มีบางสิ่งที่คุณจะต้องเปลี่ยนแปลงก่อนที่จะรันโปรแกรม ในบรรทัด 24 ให้เปลี่ยนค่าเป็นความละเอียดของจอภาพของคุณ และในบรรทัด 26 ให้เปลี่ยนพารามิเตอร์ที่สองเป็นพอร์ต COM ที่คุณเจอมาก่อนหน้านี้ หลังจากเปลี่ยนแปลงทุกอย่างแล้ว คุณก็พร้อมแล้ว! ไปที่ Arduino IDE แล้วคลิกที่Upload ที่มุมบนซ้าย รอสองสามวินาทีจนกว่าจะส่งโค้ดไปยังอุปกรณ์ของคุณ จากนั้นกลับไปที่ Processing แล้วเริ่มโปรแกรม หากทำทุกอย่างถูกต้อง เส้นสีเขียวในแอปพลิเคชันของคุณและสแกนเนอร์แบบหมุนควรจะซิงค์กัน สนุกได้เลย!

รหัส

สคริปต์เรดาร์สำหรับการประมวลผล Java

import processing.serial.*; 
import  java.awt.event.KeyEvent;
import java.io.IOException;

Serial myPort;

String angle = "";
String distance = "";
String data = "";

String  noObject;

float pixsDistance;

int iAngle, iDistance;

int index1 = 0;
int index2 = 0;

PFont orcFont;


void setup() {
 size(1920, 1080);  // !!! change these values to your screen's resolution !!!
 smooth();
 myPort = new Serial(this, "COM6",  9600); // !!! CHANGE THE SECOND PARAMETER TO YOUR CUSTOM COM PORT !!!
 myPort.bufferUntil('.'); // actually reading:  angle,distance.
}

void draw() {
  fill(98, 245, 31);
  
  noStroke();
  
  fill(0, 4); 
  rect(0, 0, width, height-height * 0.065); 
  
  fill(98, 245, 31); // green

  drawRadar(); 
  drawLine();
  drawObject();
  drawText();
}

void serialEvent(Serial myPort) { // reading data from the Serial Port
  data = myPort.readStringUntil('.');
  data = data.substring(0, data.length() - 1);
  
  index1 = data.indexOf(","); 
  angle= data.substring(0, index1);
  distance= data.substring(index1 + 1, data.length());
  
  iAngle = int(angle);
  iDistance = int(distance);
}

void drawRadar() {
  pushMatrix();
  translate(width / 2, height - height * 0.074);
  noFill();
  strokeWeight(2);
  stroke(98, 245, 31);
  
  // drawing the arc lines
  arc(0, 0, (width - width * 0.0625), (width - width * 0.0625), PI, TWO_PI);
  arc(0, 0, (width - width * 0.27), (width - width * 0.27), PI, TWO_PI);
  arc(0, 0, (width - width * 0.479), (width - width * 0.479), PI, TWO_PI);
  arc(0, 0, (width - width * 0.687), (width - width * 0.687), PI, TWO_PI);
  
  // drawing the  angle lines
  line(-width / 2, 0, width / 2, 0);    
  line(0, 0, (-width / 2) * cos(radians(30)), (-width / 2) * sin(radians(30)));
  line(0, 0, (-width / 2) * cos(radians(60)), (-width / 2) * sin(radians(60)));
  line(0, 0, (-width / 2) * cos(radians(90)), (-width / 2) * sin(radians(90)));
  line(0, 0, (-width / 2) * cos(radians(120)), (-width / 2) * sin(radians(120)));
  line(0, 0, (-width / 2) * cos(radians(150)), (-width / 2) * sin(radians(150)));
  line((-width / 2) * cos(radians(30)), 0, width / 2, 0);
  popMatrix();
}

void drawObject() {
  pushMatrix();
  translate(width / 2, height - height * 0.074);
  strokeWeight(9);
  stroke(255, 10, 10); // red 
  pixsDistance = iDistance*((height - height * 0.1666) * 0.025); // converting the distance from cm to pixels
  
  if (iDistance<40) { // limiting the range to 40 cm
    line(pixsDistance * cos(radians(iAngle)), -pixsDistance * sin(radians(iAngle)), (width - width * 0.505) * cos(radians(iAngle)), -(width - width * 0.505) * sin(radians(iAngle)));
  }
  popMatrix();
}

void drawLine() {
  pushMatrix();
  strokeWeight(9);
  stroke(30, 250, 60);
  translate(width / 2, height - height * 0.074); 
  line(0, 0, (height - height * 0.12) * cos(radians(iAngle)), -(height - height * 0.12) * sin(radians(iAngle)));
  popMatrix();
}

// drawing the text on the screen
void drawText() { 
  pushMatrix();
  if (iDistance>40) {
    noObject = "Out of Range";
  } else {
    noObject = "In Range";
  }
  fill(0, 0, 0);
  noStroke();
  rect(0, height - height * 0.0648, width, height);
  fill(98, 245, 31);
  textSize(25);
  
  text("10cm", width - width * 0.3854, height - height * 0.0833);
  text("20cm", width - width * 0.281, height - height * 0.0833);
  text("30cm", width - width * 0.177, height - height * 0.0833);
  text("40cm", width - width * 0.0729, height - height * 0.0833);
  textSize(40);
  text("Angle:  " + iAngle + " °", width - width * 0.48, height - height * 0.0277);
  text("Distance:  ", width - width * 0.26, height - height * 0.0277);
 
  if (iDistance<40) {
    text("             " + iDistance + " cm", width - width * 0.225, height - height * 0.0277);
    fill(255, 10, 10);
    text("WARNING!", width - width * 0.875, height - height * 0.0277);
  }
  
  textSize(25);
  fill(98, 245, 60);
  translate((width - width * 0.4994) + width / 2 * cos(radians(30)), (height - height * 0.0907) - width / 2 * sin(radians(30)));
  rotate(-radians(-60));
  text("30°", 0, 0);
  resetMatrix();
  translate((width - width * 0.503) + width / 2 * cos(radians(60)), (height - height * 0.0888) - width / 2 * sin(radians(60)));
  rotate(-radians(-30));
  text("60°", 0, 0);
  resetMatrix();
  translate((width - width * 0.507) + width / 2 * cos(radians(90)), (height - height * 0.0833) - width / 2 * sin(radians(90)));
  rotate(radians(0)); 
  text("90°", 0, 0);
  resetMatrix();
  translate(width - width * 0.513 + width / 2 * cos(radians(120)), (height - height * 0.07129) -width / 2 * sin(radians(120)));
  rotate(radians(-30));
  text("120°", 0, 0);
  resetMatrix();
  translate((width - width * 0.5104) + width / 2 * cos(radians(150)), (height - height * 0.0574) - width / 2 * sin(radians(150)));
  rotate(radians(-60));
  text("150°", 0, 0);
  popMatrix(); 
}

สคริปต์เรดาร์สำหรับ Arduino IDE cpp

#include <Servo.h> 

// variables
const int trigPin = 2;
const int echoPin  = 9;

long duration;
int  distance;

int buzzpin = 7;
int buzzState = LOW;

int ledRed = 3;
int ledGreen = 4;

int switchpin = 10;
int ledStatus = 8;

byte leds = 0;

bool canSpin = true;

unsigned long previousMillis = 0;

const long intervalFar = 250;
const long intervalClose = 50;
const long intervalIdle = 1250;

Servo myServo; 


void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT); 
  pinMode(echoPin, INPUT); 
  Serial.begin(9600);
  myServo.attach(12); 
  pinMode(buzzpin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledRed, OUTPUT);
  pinMode(ledGreen, OUTPUT);
  pinMode(switchpin, INPUT);
  pinMode(ledStatus, OUTPUT);
}

// turning the radar on-off
void loop() {
  if (digitalRead(switchpin) == HIGH){
    digitalWrite(ledStatus, LOW);
    StartScan();
  }
  if (digitalRead(switchpin) == LOW){
    digitalWrite(ledStatus, HIGH);
  }
}

// calculating the distance to a detected object
int calculateDistance(){ 
  digitalWrite(trigPin,  LOW); 
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // reads echoPin and returns the sound wave travel time (ms)
  distance = duration * 0.034 / 2;
  return distance;
}

// start scanning for objects
void StartScan() {
  // checking for every degree

  // first from right to left
  for (int i = 15; i <= 165; i++) {  
    myServo.write(i);
    delay(30);
    distance = calculateDistance();

    // checking if something is detected in the 40 cm range
    if (distance <= 40 && distance > 20) {
      unsigned long currentMillis = millis();

      if (currentMillis - previousMillis >= intervalFar) {
        previousMillis = currentMillis;

        if (buzzState == LOW) {
          buzzState = HIGH;
        } else {
          buzzState = LOW;
        }

        digitalWrite(buzzpin, buzzState);
        digitalWrite(ledRed, buzzState); 
        digitalWrite(ledGreen, HIGH); 
      }
    } else if (distance <= 20 && distance > 0) {
      unsigned long currentMillis = millis();

      if (currentMillis - previousMillis >= intervalClose) {
        previousMillis = currentMillis;

        if (buzzState == LOW) {
          buzzState = HIGH;
        } else {
          buzzState = LOW;
        }

        digitalWrite(buzzpin, buzzState);
        digitalWrite(ledRed, buzzState); 
        digitalWrite(ledGreen, HIGH); 
      }
    } else if (distance > 40) {
      digitalWrite(buzzpin, LOW);
      digitalWrite(ledGreen, LOW);
      digitalWrite(ledRed, HIGH); 
    }
      
    Serial.print(i); 
    Serial.print(","); 
    Serial.print(distance);  
    Serial.print(".");
  }

  // then from left to right
  for (int i = 165; i >= 15; i--) {  
    myServo.write(i);
    delay(30);
    distance  = calculateDistance();

    if (distance <= 40 && distance > 20) {
      unsigned long currentMillis = millis();

      if (currentMillis - previousMillis >= intervalFar) {
        previousMillis = currentMillis;

        if (buzzState == LOW) {
          buzzState = HIGH;
        } else {
          buzzState = LOW;
        }

        digitalWrite(buzzpin, buzzState);
        digitalWrite(ledRed, buzzState); 
        digitalWrite(ledGreen, HIGH); 
      }
    } else if (distance <= 20 && distance > 0) {
      unsigned long currentMillis = millis();

      if (currentMillis - previousMillis >= intervalClose) {
        previousMillis = currentMillis;

        if (buzzState == LOW) {
          buzzState = HIGH;
        } else {
          buzzState = LOW;
        }

        digitalWrite(buzzpin, buzzState);
        digitalWrite(ledRed, buzzState); 
        digitalWrite(ledGreen, HIGH); 
      }
    } else if (distance > 40) {
      digitalWrite(buzzpin, LOW);
      digitalWrite(ledGreen, LOW);
      digitalWrite(ledRed, HIGH); 
    }

    Serial.print(i);
    Serial.print(",");
    Serial.print(distance);
    Serial.print(".");
  }
}

การเดินสายเรดาร์