Arduino Cảm biến siêu âm Còi Piezo
Chúng ta sẽ học cách điều khiển còi piezo bằng Arduino và cảm biến siêu âm:
- Nếu vật thể ở gần cảm biến siêu âm, phát ra âm thanh
- Nếu vật thể ở xa cảm biến siêu âm, ngừng phát ra âm thanh
- Nếu vật thể ở gần cảm biến siêu âm, phát ra giai điệu của bài hát
Phần cứng cần chuẩn bị
| 1 | × | Arduino Uno R3 | ||
| 1 | × | USB 2.0 cable type A/B (for USB-A PC) | ||
| 1 | × | USB 2.0 cable type C/B (for USB-C PC) | ||
| 1 | × | cảm biến siêu âm | ||
| 1 | × | 3-24V Active Piezo Buzzer | ||
| 1 | × | Active Piezo Buzzer Module | ||
| 1 | × | Passive Piezo Buzzer Module | ||
| 1 | × | breadboard | ||
| 1 | × | dây jumper | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Screw Terminal Block Shield for Arduino Uno | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Breadboard Shield for Arduino Uno | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Enclosure for Arduino Uno | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Prototyping Base Plate & Breadboard Kit for Arduino UNO |
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables STEM V3 Starter Kit (Arduino included) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
Về Chuông Piezo và Cảm biến siêu âm
Nếu bạn chưa biết về buzzer Piezo và cảm biến siêu âm (bố trí chân, cách hoạt động, cách lập trình ...), hãy tìm hiểu về chúng trong các bài hướng dẫn sau:
Xin lưu ý rằng hướng dẫn này sử dụng chuông 3-5V, nhưng bạn có thể điều chỉnh nó cho chuông 12V. Bạn có thể tìm hiểu về Arduino - Chuông điện
Sơ đồ đấu dây
- Sơ đồ nối dây giữa Arduino, cảm biến siêu âm và còi Piezo
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
- Sơ đồ nối dây giữa Arduino, cảm biến siêu âm và mô-đun còi Piezo
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Mã Arduino - Âm thanh đơn giản
/*
* Mã Arduino này được phát triển bởi newbiely.vn
* Mã Arduino này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc.
* Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập:
* https://newbiely.vn/tutorials/arduino/arduino-ultrasonic-sensor-piezo-buzzer
*/
// constants won't change
const int TRIG_PIN = 6; // Arduino pin connected to Ultrasonic Sensor's TRIG pin
const int ECHO_PIN = 7; // Arduino pin connected to Ultrasonic Sensor's ECHO pin
const int BUZZER_PIN = 3; // Arduino pin connected to Piezo Buzzer's pin
const int DISTANCE_THRESHOLD = 50; // centimeters
// variables will change:
float duration_us, distance_cm;
void setup() {
Serial.begin (9600); // initialize serial port
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT); // set arduino pin to output mode
pinMode(ECHO_PIN, INPUT); // set arduino pin to input mode
pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT); // set arduino pin to output mode
}
void loop() {
// generate 10-microsecond pulse to TRIG pin
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
// measure duration of pulse from ECHO pin
duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
// calculate the distance
distance_cm = 0.017 * duration_us;
if(distance_cm < DISTANCE_THRESHOLD)
digitalWrite(BUZZER_PIN, HIGH); // turn on Piezo Buzzer
else
digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW); // turn off Piezo Buzzer
// print the value to Serial Monitor
Serial.print("distance: ");
Serial.print(distance_cm);
Serial.println(" cm");
delay(500);
}
Hướng dẫn từng bước
- Kết nối Arduino với máy tính bằng cáp USB
- Mở Arduino IDE, chọn bo mạch và cổng đúng
- Sao chép mã ở trên và mở bằng Arduino IDE
- Nhấn nút Tải lên trên Arduino IDE để nạp mã vào Arduino
- Di chuyển tay trước cảm biến
- Nghe âm thanh của còi piezo
Giải thích mã nguồn
Đọc phần giải thích theo từng dòng trong các dòng chú thích của mã nguồn!
Mã Arduino - Giai điệu
/*
* Mã Arduino này được phát triển bởi newbiely.vn
* Mã Arduino này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc.
* Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập:
* https://newbiely.vn/tutorials/arduino/arduino-ultrasonic-sensor-piezo-buzzer
*/
#include "pitches.h"
// constants won't change
const int TRIG_PIN = 6; // Arduino pin connected to Ultrasonic Sensor's TRIG pin
const int ECHO_PIN = 7; // Arduino pin connected to Ultrasonic Sensor's ECHO pin
const int BUZZER_PIN = 3; // Arduino pin connected to Piezo Buzzer's pin
const int DISTANCE_THRESHOLD = 50; // centimeters
// variables will change:
float duration_us, distance_cm;
// notes in the melody:
int melody[] = {
NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_G5, NOTE_C5, NOTE_D5,
NOTE_E5,
NOTE_F5, NOTE_F5, NOTE_F5, NOTE_F5,
NOTE_F5, NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_D5, NOTE_E5,
NOTE_D5, NOTE_G5
};
// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc, also called tempo:
int noteDurations[] = {
8, 8, 4,
8, 8, 4,
8, 8, 8, 8,
2,
8, 8, 8, 8,
8, 8, 8, 16, 16,
8, 8, 8, 8,
4, 4
};
void setup() {
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT); // set arduino pin to output mode
pinMode(ECHO_PIN, INPUT); // set arduino pin to input mode
}
void loop() {
// generate 10-microsecond pulse to TRIG pin
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
// measure duration of pulse from ECHO pin
duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
// calculate the distance
distance_cm = 0.017 * duration_us;
if(distance_cm < DISTANCE_THRESHOLD)
buzzer(); // play a song
delay(500);
}
void buzzer() {
// iterate over the notes of the melody:
int size = sizeof(noteDurations) / sizeof(int);
for (int thisNote = 0; thisNote < size; thisNote++) {
// to calculate the note duration, take one second divided by the note type.
//e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], noteDuration);
// to distinguish the notes, set a minimum time between them.
// the note's duration + 30% seems to work well:
int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
delay(pauseBetweenNotes);
// stop the tone playing:
noTone(BUZZER_PIN);
}
}
Hướng dẫn từng bước
- Sao chép mã ở trên và mở bằng Arduino IDE
- Tạo tập tin pitches.h trong Arduino IDE bằng cách:
- Hoặc nhấp vào nút ngay bên dưới biểu tượng Serial Monitor và chọn New Tab, hoặc sử dụng phím Ctrl+Shift+N.
- Ghi tên tệp là pitches.h và nhấn nút OK
- Sao chép đoạn mã dưới đây và dán nó vào tệp pitches.h được tạo ra.
- Nhấp nút Tải lên trên Arduino IDE để tải mã lên Arduino
- Di chuyển bàn tay của bạn trước cảm biến
- Nghe giai điệu của buzzer piezo
- Đoạn mã ở trên nhằm mục đích học tập. Cảm biến siêu âm rất nhạy với nhiễu. Nếu bạn muốn sử dụng cảm biến siêu âm trong thực tế, bạn nên lọc nhiễu cho cảm biến siêu âm. Xem cách lọc nhiễu cho cảm biến siêu âm
/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/
#define NOTE_B0 31
#define NOTE_C1 33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1 37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1 41
#define NOTE_F1 44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1 49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1 55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1 62
#define NOTE_C2 65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2 73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2 82
#define NOTE_F2 87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2 98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2 110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2 123
#define NOTE_C3 131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3 147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3 165
#define NOTE_F3 175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3 196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3 220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3 247
#define NOTE_C4 262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4 294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4 392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4 440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5 587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5 659
#define NOTE_F5 698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5 784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5 880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5 988
#define NOTE_C6 1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6 1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6 1319
#define NOTE_F6 1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6 1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6 1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6 1976
#define NOTE_C7 2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7 2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7 2637
#define NOTE_F7 2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7 3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7 3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7 3951
#define NOTE_C8 4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8 4699
#define NOTE_DS8 4978
Giải thích mã nguồn
Đọc giải thích từng dòng trong các dòng chú thích của mã nguồn!
※ Lưu ý:
Video Tutorial
Việc sản xuất video tốn rất nhiều thời gian. Nếu video hướng dẫn hữu ích cho việc học của bạn, hãy đăng ký kênh YouTube để ủng hộ. Nếu nhu cầu đủ cao, chúng tôi sẽ cố gắng làm thêm nhiều video.