PC A PICAXE 08M2 V

Vágner Vlastimil

    Vyrobený modul umožňuje využít mikroprocesor PICAXE 08M2, připojený k počítači PC na měření vzdálenosti a na ovládání relé s využitím senzoru HC-SR04 dle parametrů zadaných v programu pro PICAXE, v tomto případě po kontrole nastavení již není nutné připojení k počítači a modul pracuje samostatně. Modul se k počítači PC připojuje na sériový port COM nebo pomocí redukce USB/COM a může posloužit pro inspiraci při vlastních pokusech. Tento modul umožňuje využít PICAXE k dalšímu z pokusů které jsou popsány v [1].

 

POPIS MODULU

    Modul zapojený dle schéma na Obr.č.01 umožňuje měření vzdálenosti s čidlem HC-SR04, nebo současně měření vzdálenost a ovládání výstupem označeným PIN1 tranzistor který spíná relé RE1. Modul je společně s čidlem HC-SR04 napájen napětím 5V DC toto napětí je stabilizováno IO 7805, (schéma zapojení stabilizace s IO 7805 je dle továrního zapojení vstup a výstup IO 7805 je proti rozkmitání blokován  keramickými kondenzátory 100nF). Modul je osazený JUMPEREM JP1 kterým se propojuje programovací vstup mikroprocesoru 08M2 označený „PIN2“. Při programování mikroprocesoru se propojí vstupy na JP1 č.1 a 2 což umožní nahrání programu do mikroprocesoru z PC, po naprogramování se přepojí propojka na JP1 na pozice 2 a 3, PIN2 je pak trvale připojený přes rezistory 22K a 10K na záporný napájecí pól(-). Čidlo na měření vzdálenosti HC-SR04 je k mikroprocesoru připojeno na piny PIN2 a PIN3. PIN2 spouští ultrazvukový puls ve snímači a PIN3 měří dobu pulsu v mikrosekundách. Modul je pro jednoduchost zapojení vyroben na univerzální vrtané destičce. Pro mikroprocesor je použita patice pro snadnou výměnu a použití mikroprocesoru v jiné aplikaci, je možné vyrobit modul bez součástek k ovládání relé (rezistor 1K, tranzistor BD139-16 a relé RE1) a pouze měřit vzdálenost toto je čistě individuální věc.

 

              

 

 

 

              

 

OVLÁDÁNÍ RELÉ

    Relé je ovládáno programem HC-SR04RELE.BAS podle nákresu na Obr.č.02 v programu se zadávají dvě proměnné za B0 a za B1 hodnota za B0 určuje kdy se programově sepne relé RE1 a hodnota B1 určuje kdy se relé RE1 vypne. Obě hodnoty mohou mít rozsah do 255 jelikož proměnné B0 a B1 jsou osmibitové, pokud by bylo potřeba zadávat větší hodnotu než 255 je potřeba upravit program a využít dvoubytových proměnných W2 a W3. V programu jsou zadány hodnoty B0=30, B1=20 což jsou hodnoty v CM (30cm, 20cm vzdálenost se počítá od snímače 0 cm). Program ve smyčce DO – LOOP načítá hodnoty s čidla do proměnné W1 a načtenou hodnotu zasílá výstupem označeným PIN0 do počítače kde je vypočítána vzdálenost v cm a zobrazena na monitoru PC. Dále pak program v mikroprocesoru vypočítá z naměřené hodnoty v proměnné W1 vzdálenost v cm podle vzorce W1=W1 * 10 / 58 a výsledek porovnává příkazy IF W1 > B0 THEN HIGH 1 ENDIF, pokud je proměnná W1 větší než B0 sepne výstupem označeným PIN1 relé RE1 (snímaná plocha je vzdálena více jak 30 cm od snímače). Druhým příkazem je IF W1 < B1 THEN LOW 1 ENDIF, pokud je proměnná W1 menší než B1 vypne relé RE1 (snímaná plocha je vzdálena méně jak 20 cm od snímače), zapínání relé je příkazem HIGH 1 a vypínání relé je příkazem LOW 1. Po zadání hodnot do proměnných B0 a B1 a naprogramování mikroprocesoru je po kontrole správné funkce zapínání a vypínání relé RE1 programem HC-SR04.EXE na monitoru počítače, tento počítač možno odpojit naprogramovaný mikroprocesor již funguje bez PC. Takto naprogramovaný mikroprocesor který ovládá relé je možné například použít na hlídání výšky hladiny se signalizací, ovládání čerpadla možností je dle individuálních možností více. Pohyb předmětu mezi zadanou hodnotou 20cm a 30cm neprovede sepnutí relé RE1, po zapnutí napájení mikroprocesoru a spuštění programu je výstupní PIN1 vždy vypnutý viz program HC-SR04RELE.BAS.

 

                                      

 

MĚŘENÍ VZDÁLENOSTI

    Program na měření vzdálenosti má název HC-SR04.BAS ve smyčce DO-LOOP je načítána hodnota z čidla do proměnné W0 a zasílána výstupem PIN0 do počítače PC kde je vypočítána hodnota v cm. Tato je po výpočtu zobrazena na monitoru počítače PC, modul je možné po úpravě programu pro PICAXE doplnit znakovým LCD displejem a vyrobit tak jednoduchý měřič vzdálenosti.

 

MODUL HC-SR04

    Modul je bohatě popsaný v mnoha článcích na internetu, má pouze spouštěcí vstup označený TRIG a výstup označený ECHO. Mikroprocesor vyšle na vstup TRIG krátký signál 10 mikrosekund a na vstupu PIN3  z výstupu ECHO čte čas, spouštěcí signál generuje mikroprocesor příkazem PULSOUT a načítá hodnotu na výstupu ECHO vstupem PIN3 příkazem PULSIN. Přepočet je podle vzorce cm = hodnota *10 / 58, může být použit i vzorec cm = hodnota *17 / 100, místo snímače HC-SR04 je možné použít i snímač SRF05.

 

OŽIVENÍ MODULU

    Po osazení součástek a několika drátových propojek na univerzální vrtané destičce celou destičku omyjeme od zbytku kalafuny. Osadíme mikroprocesor do patice propojíme destičku s čidlem ultrazvuku, připojíme napájení ze stabilizátoru a propojíme počítač s modulem. Propojku na JUMPERU JP1 osadíme tak aby se propojily piny 1 a 2 na počítači spustíme program pro programování mikroprocesoru a zvolíme typ mikroprocesoru. Do editoru nahrajeme program HC-SR04.BAS a naprogramujeme mikroprocesor propojku na JUMPERU JP1 osadíme tak aby propojila piny 2 a 3 ukončíme program pro programování mikroprocesoru na počítači spustíme program HC-SR04.EXE zadáme parametry tak jak je popsáno k programu  a spustíme měření nyní pokud měníme vzdálenost snímače od odrazné plochy (překážky) musí se již zobrazovat naměřená vzdálenost v „CM“ na monitoru počítače. Oživení modulu na ovládání relé je stejné do mikroprocesoru nahrajeme program HC-SR04RELE.BAS na počítači spustíme opět program HC-SR04.EXE a mezi PIN1 a GND (záporný pól napájení) připojíme DMM přepnutý na rozsah 20V DC, modul namíříme na překážku ve vzdálenosti větší jak 30cm bude DMM ukazovat + 5V vzdálenost je zobrazována na monitoru PC. Pokud nyní před snímač vložíme překážku (např.knihu, ruku a podobně) ve vzdálenosti méně jak 20cm vzdálenost nám zobrazuje monitor PC musí DMM ukázat 0V, nyní pokud překážku vzdalujeme od snímače a překročíme vzdálenost 30cm musí DMM ukázat opět napětí +5V tím je odzkoušena funkčnost modulu. VZDÁLENOST KDY DOCHÁZÍ KE SPÍNÁNÍ A VYPÍNÁNÍ RELÉ RE1 JE DÁNA HODNOTAMI V PROMĚNNÝCH B0 A B1 TUTO SI MŮŽEME MĚNIT JAK POTŘEBUJEME POUZE MAXIMÁLNÍ ZADANÁ HODNOTA JE 255 COŽ JE 255CM.

 

 

PROGRAMY K POČÍTAČI

    Programy jsou dva jeden název DATA.EXE a druhý HC-SR04.EXE jsou uloženy v adresáři PROGRAMY S PODADRESÁŘEM „PC“, programy pro mikroprocesor HC-SR04.BAS a HC-SR04RELE.BAS jsou v podadresáři „PICAXE“.

 

POPIS PROGRAMU DATA : Po spuštění programu jako první zvolíme sériový port, po volbě portu zvolíme komunikační rychlost TUTO MUSÍME ZVOLIT SHODNOU S RYCHLOSTÍ ZADANOU V MIKROPROCESORU ZDE VOLÍME RYCHLOST 4800Bd, POKUD BY SE ZADALA JINÁ RYCHLOST PROGRAM BY ZOBRAZOVAL NAMĚŘENÉ BLUDY!!!. Po volbě komunikační rychlosti kliknutím myši na tlačítko „START MĚŘENÍ“ spustíme načítání a zobrazování načtených hodnot v okně s nápisem „NAČÍTÁNÍ DAT“, tak jak přicházejí z mikroprocesoru PICAXE. Měření přerušíme kliknutím na tlačítko STOP MĚŘENÍ, kliknutím na tlačítko „SMAZAT ZÁPIS“ vymažeme zobrazená data program můžeme ukončit kliknutím na tlačítko UKONČENÍ PROGRAMU NEBO KLIKNUTÍM NA „X“.

POPIS PROGRAMU HC-SR04 : Po spuštění programu jako první zvolíme sériový port, po volbě portu zvolíme komunikační rychlost TUTO MUSÍME ZVOLIT SHODNOU S RYCHLOSTÍ ZADANOU V MIKROPROCESORU ZDE VOLÍME RYCHLOST 4800Bd, POKUD BY SE ZADALA JINÁ RYCHLOST PROGRAM BY ZOBRAZOVAL NAMĚŘENÉ BLUDY!!!. Po volbě komunikační rychlosti kliknutím myši na tlačítko „START MĚŘENÍ“ spustíme načítání a zobrazování načtených hodnot již programem přepočítaných na vzdálenost v „CM“ v okně s nápisem „VZDÁLENOST V CM“. Načítání hodnot přerušíme kliknutím myši na tlačítko „STOP MĚŘENÍ“, program ukončíme kliknutím na tlačítko UKONČIT PROGRAM nebo kliknutím na „X“. OBA PROGRAMY VYUŽÍVAJÍ KNIHOVNU RS232.DLL KTERÁ MUSÍ BÝT UMÍSTĚNA SPOLEČNĚ S PROGRAMY VE STEJNÉM ADRESÁŘI.

          

               

                   Volba sériového portu COM po spuštění programu      

         

          

                Volba komunikační rychlosti v BAUDECH volíme 4800

          

                                       

                                                  Spuštěný program DATA.EXE a načtená hodnota z PICAXE                   

                                                  Přepočet dle popsaného vzorce  290 * 10 / 58 = 50cm

            

   

               Test snímače s programem HC-SR04.EXE   „10cm“      

           

                  

                 Naměřená hodnota programem 

 

        

         Testování programů s hotovým modulem        

 

   Hodně zábavy při pokusech s modulem na měření vzdálenosti a mikroprocesorem PICAXE případné dotazy zodpovím na uvedené adrese níže.

    vagnervlastimil@seznam.cz

      

    Použité prameny :

    Popis mikroprocesoru PICAXE 08M2 ročník PE2012, PE2013

    Datasheet k ultrazvukovému snímači HC-SR04

    Burkhart Kainka Elektronika s podporou PC Visual Basic v praxi

    [1] www.mojeelektronika.mzf.cz články PC A PICAXE O8M2  

„Nikdy jsem nedopustil, aby škola stála v cestě mému vzdělání.“ Mark Twain