Ультразвуковой радар Processing и Ардуино. Проекты. Ардуино

Привет! Соберем еще один проект на Processing и Ардуино. На этот раз это будет ультразвуковой радар с визуализацией в Processing программе в киношном стиле. Необходимо сказать, что этот проект будет не самостоятельным, а переводом и разбором статьи с сайта create.arduino.cc

Содержание

1 Для выполнения этого урока нам понадобятся
2 Проект и схема
3 Программа на Ардуино
4 Полный текст программы
5 Программа на Processing
6 Полный текст программы
7 Ультразвуковой радар Processing
8 Заключение
9 Где купить
10 Похожее

Для этого проекта нам опять понадобиться ультразвуковой дальномер hc-sr04. Описание которого мы уже делали в отдельном уроке. Посмотрите его, если уже забыли или пропустили.

Ультразвуковой датчик расстояния hc-sr04. Датчики. Ардуино

Для выполнения этого урока нам понадобятся

Ардуино UNO
Макетная плата
Перемычки
Ультразвуковой датчик расстояния hc-sr04
Сервопривод
Кабель USB

Проект и схема

Как вы помните ультразвуковой дальномер показывает нам расстояние до препятствия. Мы уже настраивали этот датчик и получали в мониторе порта данные о расстоянии. В этой части проект не изменился. Но теперь мы передадим эти данные в программу на processing. И нарисуем картинку из шпионских фильмов для них.

Во-первых соберем на макетной плате схему. Светодиод подключать не обязательно. Мы не будем его программировать.

Схема подключения ультразвукового дальномера к Ардуино

Закрепим дальномер на сервоприводе, чтобы он вращался вместе с поворотом двигателя.

Программа на Ардуино

В программе не будет ничего нового. Мы используем стандартную схему для дальномера. Посылаем короткий сигнал и считываем данные с контакта echo. После чего можем рассчитать расстояние в сантиметрах и записать в последовательный порт.

Желтый провод серводвигателя подключен к контакту 10. А дальномер установлен на двигателе и вращается вместе с ним.

Полный текст программы

#include <Servo.h>

const int trigPin=12;
const int echoPin=11;

long duration;
int distance;

Servo s1;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin,OUTPUT);
  pinMode(echoPin,INPUT);

  s1.attach(10);
}

void loop(){
    for(int i=15;i<=165;i++){ //вращаем серводвигатель от 15 до 165 градусов
      s1.write(i);
      delay(30);
      distance = calDist();
  
      Serial.print(i);                      // Отправляем градусы в порт
      Serial.print(","); // Разделяем данные для processing программы
      Serial.print(distance);               // Отправляем расстояние в порт
      Serial.print("."); // Разделяем данные для processing программы
    }

    for(int i=165;i>15;i--){   // Тоже самое в обратном направлении
      s1.write(i);
      delay(30);
      distance = calDist();
      Serial.print(i);
      Serial.print(",");
      Serial.print(distance);
      Serial.print(".");
    }
}

int calDist(){
   digitalWrite(trigPin, LOW);
   delayMicroseconds(2);
                            // Отправляем сигнал с датчика расстония 
   digitalWrite(trigPin, HIGH);
   delayMicroseconds(10);
   digitalWrite(trigPin, LOW); 
                                        // Считываем показания датчика
   duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
                                        // Рассчитываем сантиметры
   distance = duration*0.034/2;

   return distance;
}

Программа на Processing

Теперь мы можем обработать данные от датчика и представить их на графике. В нашем случае, это будет полукруг, с разбитием на градусы. Актуальные данные от датчика с углом поворота и расстоянием до препятствия будут перерисовывать график в реальном времени.

Мы уже рассматривали считывание данных из последовательного порта. И в этой программе добавим только новые функции для построения графика.

Полный текст программы

import processing.serial.*;
Serial myPort;

String ang="";
String distance="";
String data="";

int angle, dist;

void setup() {
   size (1200, 700); 
   myPort = new Serial(this,"COM7", 9600);
   myPort.bufferUntil('.');
   background(0);
}

void draw() {
      fill(0,5);
      noStroke();
      rect(0, 0, width, height*0.93); 
      
      noStroke();
      fill(0,255);
      rect(0,height*0.93,width,height);
      
      drawRadar(); 
      drawLine();
      drawObject();
      drawText();
}


void serialEvent (Serial myPort) {
      data = myPort.readStringUntil('.');
      data = data.substring(0,data.length()-1);
      
      int index1 = data.indexOf(",");                                                    
      ang= data.substring(0, index1);                                                 
      distance= data.substring(index1+1, data.length());                            
      
      angle = int(ang);
      dist = int(distance);
}

void drawRadar(){
    pushMatrix();
    noFill();
    stroke(10,255,10);
    strokeWeight(3);
    
    translate(width/2,height-height*0.06);
    
    line(-width/2,0,width/2,0);
    
    arc(0,0,(width*0.5),(width*0.5),PI,TWO_PI);
    arc(0,0,(width*0.25),(width*0.25),PI,TWO_PI);
    arc(0,0,(width*0.75),(width*0.75),PI,TWO_PI);
    arc(0,0,(width*0.95),(width*0.95),PI,TWO_PI);
    
    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)));
    
    stroke(175,255,175); 
    strokeWeight(1);
    line(0,0,(-width/2)*cos(radians(15)),(-width/2)*sin(radians(15)));
    line(0,0,(-width/2)*cos(radians(45)),(-width/2)*sin(radians(45)));
    line(0,0,(-width/2)*cos(radians(75)),(-width/2)*sin(radians(75)));
    line(0,0,(-width/2)*cos(radians(105)),(-width/2)*sin(radians(105)));
    line(0,0,(-width/2)*cos(radians(135)),(-width/2)*sin(radians(135)));
    line(0,0,(-width/2)*cos(radians(165)),(-width/2)*sin(radians(165)));

    popMatrix();
}

void drawLine(){
  
    pushMatrix();
    
    strokeWeight(9);
    stroke(0,255,0);
    translate(width/2,height-height*0.06); 
    
    line(0,0,(width/2)*cos(radians(angle)),(-width/2)*sin(radians(angle)));

    popMatrix();
    
}

void drawObject(){
  
    pushMatrix();
    
    strokeWeight(9);
    stroke(255,0,0);
    translate(width/2,height-height*0.06);
   
    float pixleDist = (dist/40.0)*(width/2.0); 
    float pd=(width/2)-pixleDist;
    
    float x=-pixleDist*cos(radians(angle));
    float y=-pixleDist*sin(radians(angle));
    
    if(dist<=40){                               
       line(-x,y,-x+(pd*cos(radians(angle))),y-(pd*sin(radians(angle))));
    }
    popMatrix();
}

void drawText(){
    pushMatrix();
    
    fill(100,200,255);
    textSize(25);
    
    text("10cm",(width/2)+(width*0.115),height*0.93);
    text("20cm",(width/2)+(width*0.24),height*0.93);
    text("30cm",(width/2)+(width*0.365),height*0.93);
    text("40cm",(width/2)+(width*0.45),height*0.93);
    
    textSize(40);
    text("Угол :"+angle,width*0.45,height*0.99);
    
    if(dist<=40) {
      text("Расстояние :"+dist,width*0.7,height*0.99);
    }
      
   translate(width/2,height-height*0.06);
   textSize(25);
   
   text(" 30°",(width/2)*cos(radians(30)),(-width/2)*sin(radians(30)));
   text(" 60°",(width/2)*cos(radians(60)),(-width/2)*sin(radians(60)));
   text("90°",(width/2)*cos(radians(91)),(-width/2)*sin(radians(90)));
   text("120°",(width/2)*cos(radians(123)),(-width/2)*sin(radians(118)));
   text("150°",(width/2)*cos(radians(160)),(-width/2)*sin(radians(150)));
    
   popMatrix();  
  
}