Radar siêu âm tầm ngắn - Short Range Ultrasonic Radar

📝 Mục lục:

A. Giới thiệu

B. Hướng dẫn sử dụng

C. Danh sách linh kiện

D. Sơ đồ nguyên lý

E. Thiết kế phần mềm

F. Tác giả

🏁 A. Giới thiệu

• Đề tài này sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách từ cảm biến đến vật cản trong phạm vi từ 2cm đến 50cm.
• Sư dụng động cơ servo để quét góc 180 độ.
• Khoảng cách đo được sẽ được hiển thị trên màn hình OLED 1.3 inch dưới dạng radar quét ngang.

🧾 B. Hướng dẫn sử dụng

Các bước thực hiện:

• Kết nối cảm biến siêu âm với mạch theo sơ đồ nguyên lý.
• Kết nối động cơ servo với mạch theo sơ đồ nguyên lý.
• Kết nối màn hình OLED với mạch theo sơ đồ nguyên lý.
• Nạp code vào mạch.
• Đặt mạch ở một vị trí cố định, không di chuyển.
• Khi có vật cản di chuyển qua cảm biến, màn hình sẽ hiển thị hình ảnh radar quét ngang.

Quy ước chân kết nối:

Chân siêu âm SR04	Chân Servo	Chân OLED	Chân ESP32
VCC	VCC	VCC	3.3V
Trig			23
Echo			18
GND	GND	GND	GND
		SDA	21
		SCK	22
	PWM		D5

Sơ đồ kết nối:

Hình ảnh mạch thực tế:

Video demo:

short-range-radar-demo.mp4

🧰 C. Danh sách linh kiện

1. Cảm biến siêu âm HC-SR04

• Số lượng: 1
• Link mua hàng: HC-SR04

2. Động cơ servo SG90

• Số lượng: 1
• Link mua hàng: SG90

3. Màn hình OLED 1.3 inch

• Số lượng: 1
• Link mua hàng: OLED 1.3 inch

4. Mạch ESP32

• Số lượng: 1
• Link mua hàng: ESP32

5. Board test SYB-170

• Số lượng: 1
• Link mua hàng: Board Test

6. Dây nối

• Số lượng: nhiều
• Link mua hàng: Dây nối

🚀 D. Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý của đề tài:

💻 E. Thiết kế phần mềm

• Code được viết bằng ngôn ngữ C.
• Sử dụng thư viện Ultrasonic.h để đọc dữ liệu từ cảm biến siêu âm.
• Sử dụng thư viện ESP32Servo.h để điều khiển động cơ servo.
• Sử dụng thư viện U8g2lib.h để điều khiển màn hình OLED.
• Code được chia thành các hàm con như setup(), loop(), GetDistance().
• Hàm GetDistance() sẽ trả về khoảng cách từ cảm biến đến vật cản.
• Hàm loop() sẽ quét góc 180 độ của động cơ servo và hiển thị khoảng cách lên màn hình OLED.

Cảm biến siêu âm HC-SR04 sử dụng nguyên lý hoạt động như sau:

• Cảm biến gửi tín hiệu siêu âm ra vật cản thông qua chân Trig ở mức thấp trong 2uS trong khoảng 10uS.
• Tín hiệu siêu âm sẽ phản xạ từ vật cản và trở về cảm biến.
• Cảm biến sẽ đọc giá trị trả về qua chân Echo với giá trị trong khoản từ 10 - 38 tương ứng với khoảng cách vật lý từ 2cm - 50cm.

// Xác định khoảng cách
int GetDistance() {
  digitalWrite(SR04_TRIG_PIN, LOW);  // Đưa chân Trig xuống mức thấp trong 2uS
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(SR04_TRIG_PIN, HIGH);  // Gửi luồng siêu âm kéo dài 10uS
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(SR04_TRIG_PIN, LOW);                          // Tắt luồng siêu âm
  unsigned int microseconds = pulseIn(SR04_ECHO_PIN, HIGH, 30000);  // Đợi cho tới khi có phản hồi, giới hạn thời gian chờ
  return microseconds / 58;                                  // Từ thời gian hành trình tính toán khoảng cách
}

Động cơ servo SG90 sử dụng nguyên lý hoạt động như sau:

• Động cơ servo sẽ quét góc từ 0 đến 180 độ.
• Động cơ servo sẽ quét góc theo góc mà chúng ta đã thiết lập trong code.

// Khởi động Servo
  radarServo.attach(SERVO_PIN);
  radarServo.write(angle);

Màn hình OLED 1.3 inch sử dụng nguyên lý hoạt động như sau:

• Màn hình OLED sử dụng giao tiếp I2C.
• Màn hình OLED sẽ hiển thị hình ảnh radar quét ngang.

dis = GetDistance();
    Serial.println(dis);

    // Vẽ tia radar
    if (dis >= MAX_DISTANCE) {
      int x = centerX - radius * cos(currentAngle * PI / 180);
      int y = centerY - radius * sin(currentAngle * PI / 180);
      u8g2.drawLine(centerX, centerY, x, y);
    } else {
      int x = centerX - radius * dis * cos(currentAngle * PI / 180) / MAX_DISTANCE;
      int y = centerY - radius * dis * sin(currentAngle * PI / 180) / MAX_DISTANCE;
      u8g2.drawLine(centerX, centerY, x, y);
    }
    u8g2.sendBuffer();
    radarServo.write(currentAngle);

Code đầy đủ: Code

✍️ F. Tác giả

• Nguyễn Thanh Hà - 20210298
• Đỗ Thành Đạt - 20215560
• Vũ Văn Hảo - 20215572
• Quách Đình Dương - 20215558

⭐ If you use the project, please give us a star. Thank you!