NERO: УМНАЯ ПЕРЧАТКА, КОТОРАЯ УДАЛЕННО УПРАВЛЯЕТ УСТРОЙСТВАМИ.

Понедельник, 10 декабря 2018 18:43

Проекты устройства

Nero: умная перчатка, которая удаленно управляет устройствами.

Оцените материал

(0 голосов)

Что мы использовали:

Детали

Arduino UNO - 1 шт.
WIZnet WIZ750SR-TTL-EVB Kit - 1 шт.
NodeMCU ESP8266 Breakout Board - 1 шт.
Макетная плата - 2 шт.
Датчик эффекта Хола - 2 шт.
GY-521 MPU-6050 3-осевой гироскоп + модуль акселерометра для Arduino - 1 шт.
Комлпект проводов - 1 шт.
Серво Двигатели - 2 шт.

Софт

ISP Tool
Coolterm
Arduino IDE
MQTT fx

Nero в действие!

Обзор

В этом проекте мы используем 2 основные части - передающую сторону и принимающую сторону. Мы используем плату WIZnet Serial to Ethernet для отправки данных данных, полученных от Arduino, до MQTT и nodeMCU для обработки данных на принимающей стороне. Техническая реализация для обоих сторон описаны в следующем разделе.

Сборка

Предающая сторона

Схемы соединения:

Шаг 1: Подключите датчик эффекта Холла (A3144) и датчик гироскопа (MPU6050) к Arduino, как показано ниже.

Датчики Холла подключены к контактам d9 и d6 на arduino

Шаг 2: Соедините Arduino Uno с платой WIZ750SR (через последовательный преобразователь в Ethernet) используя кабель RS-232 следующим образом:

Передающий контакт (в данном случае контакт 11) Arduino Uno соединен с приемным контактом последовательного интерфейса WIZ750SR с Ethernet с помощью кабеля RS-232 и перемычек (RX).
Приемный контакт (в данном случае контакт 10) Arduino подключен к передающему контакту (TX).
Заземляющий контакт Arduino подключен к заземляющему контакту платы WIZnet (Ground).

Шаг 3: Подключите плату WIZnet к сети (для подключения MQTT) с помощью кабеля локальной сети Ethernet.

Шаг 4: Подключите обе платы к ПК, чтобы загрузить код.

Код передающей стороны:

Шаги для загрузки кодов на плату Последовательный порт в Ethernet:

Переведите переключатель загрузки из обычного режима в режим загрузки.
Откройте последовательный порт с помощью программного обеспечения ISP.
После отображения «serial open complete» загрузите скомпилированный код «os.mbed».
Переведите переключатель загрузки в нормальное положение и перезагрузите плату wiz.
Данные, полученные платой, можно отслеживать с помощью «COOLTERM».

//Code to publish data from the Wiznet Board
#include "mbed.h"
#include "MQTTEthernet.h"
#include "MQTTClient.h"
#define ECHO_SERVER_PORT   7
Serial a(D1,D0);
   Serial s(USBTX, USBRX);
int arrivedcount = 0;
void messageArrived(MQTT::MessageData& md)
{
   MQTT::Message &message = md.message;
   printf("Message arrived: qos %d, retained %d, dup %d, packetid %d\n", message.qos, message.retained, message.dup, message.id);
   printf("Payload %.*s\n", message.payloadlen, (char*)message.payload);
   ++arrivedcount;
}
void baud(int baudrate) {
   s.baud(baudrate);
}
int main (void)
{
   baud(9600);
   printf("Wait a second...\r\n");
   char* topic = "Ultrasonic";
   MQTTEthernet ipstack = MQTTEthernet();
   MQTT::Client<MQTTEthernet, Countdown> client = MQTT::Client<MQTTEthernet, Countdown>(ipstack);
   char* hostname = "172.16.73.4";
   int port = 1883;
   int rc = ipstack.connect(hostname, port);
   if (rc != 0)
       printf("rc from TCP connect is %d\n", rc);
   printf("Topic: %s\r\n",topic);
   MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;       
   data.MQTTVersion = 3;
   data.clientID.cstring = "parents";
   if ((rc = client.connect(data)) != 0)
       printf("rc from MQTT connect is %d\n", rc);
   if ((rc = client.subscribe(topic, MQTT::QOS0, messageArrived)) != 0)
       printf("rc from MQTT subscribe is %d\n", rc); 
   MQTT::Message message;
   char buf[100];
   while (true) 
   {
       char b;
       int i=0;
       char q[100];
       if(a.readable())
       { 
           for(i=0;i<=1;i++)
           {
           b= a.getc();
           q[i]=b;
           s.printf("%c",q[i]);
           }
       sprintf(buf,"%s",q);
       message.qos = MQTT::QOS1;
       message.retained = false;
       message.dup = false;
       message.payload = (void*)buf;
       message.payloadlen = strlen(buf);
       rc = client.publish("Ultrasonic", message);
       client.yield(2000);
           }
           }
}

Шаги для загрузки кода в Arduino Uno:

Подключите Arduino Uno к ПК.
Выберите правильный COM порт в Инструменты -> Порт (Tools->Port).
Выберите Arduino UNO в Инструменты -> Платы (Tools->Boards).
Скомпилируйте и загрузите код.

//Arduino code to recieve values of the sensors and serially transmit it to the wiznet  board
//defines pins numbers
#include
#include"Wire.h"
//I2Cdev and MPU6050 must be installed as libraries, or else the .cpp/.h files
//for both classes must be in the include path of your project
#include"I2Cdev.h"
#include"MPU6050.h"
//class default I2C address is 0x68
//specific I2C addresses may be passed as a parameter here
//AD0 low = 0x68 (default for InvenSense evaluation board)
//AD0 high = 0x69
MPU6050accelgyro;
int16_tax, ay, az;
int16_tgx, gy, gz;
SoftwareSerialmySerial(10, 11); // RX, TX
inthPin=9;
intvalue1;
intmyInts[2];
constint trigPin = 3;
constint echoPin = 2;
longduration;
intdistance;
inthPin1=6;
inthState1=0;
intvalue;
inthState=0;
intolds=0;
intod;
intolds1=0;
//accelerometer values
intaccel_reading;
intaccel_corrected;
intaccel_offset = 200;
floataccel_angle;
floataccel_scale = 1; // set to 0.01
voidsetup() {
//join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this  automatically)
Wire.begin();
 accelgyro.initialize();
 pinMode(trigPin,OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
pinMode(echoPin,INPUT); // Sets the echoPin as an Input
 //put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
 //put your setup code here, to run once:
pinMode(hPin,INPUT);
pinMode(hPin1,INPUT);
 mySerial.begin(9600);
 pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);
olds=olds1=80;
}
voidloop() {
digitalWrite(trigPin,LOW);
delayMicroseconds(2);
// Sets the trigPin onHIGH state for 10 micro seconds
digitalWrite(trigPin,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin,LOW);
// Reads the echoPin,returns the sound wave travel time in microseconds
duration =pulseIn(echoPin, HIGH);
// Calculating thedistance
distance=duration*0.034/2;
// Prints the distanceon the Serial Monitor
accelgyro.getMotion6(&ax,&ay, &az, &gx, &gy, &gz);
 //accelerometer_X_Axis angle calc
 accel_reading= ax;
 accel_corrected= accel_reading - accel_offset;
 accel_corrected= map(accel_corrected, -16800, 16800, -90, 90);
 accel_corrected= constrain(accel_corrected, -90, 90);
 accel_angle= (float)(accel_corrected * accel_scale);
  // put your main code here, to run repeatedly:
 hState=digitalRead(hPin);
 hState1=digitalRead(hPin1);
if(hState != olds ||hState1 != olds1){
 if(hState==LOW && hState1==LOW){
value=1;
olds = hState;
olds1 = hState1;
}
if (hState1==HIGH&& hState==LOW){
value=2;
olds = hState;
olds1 = hState1; }
if (hState1==LOW&& hState==HIGH){
value=3;
olds = hState;
olds1 = hState1;}
if (hState1==HIGH&& hState==HIGH){
value=4;
olds = hState;
olds1 = hState1;
}
}
else{
  if(accel_angle>=0 &&accel_angle<=30)
  {
 value= 5;
 od=value;
  }
 elseif(accel_angle>=30 && accel_angle<70)
 {
 value=6;
 od=value;
 }
 elseif(accel_angle>=70 && accel_angle<=90)
 {
 value=7;
 od=value;
 }
 else{
 if(od==0){
 value=5;
 }
 else{
 value=od;}
 }
}
mySerial.println(value);
Serial.println(value);
delay(1000);
}
Receiving Side

Принимающая сторона

Схемы соединения:

Шаг 1: Подключите три сервомотора к NodeMCU.

Шаг 2: Расположите серводвигатели в соответствии с рисунком ниже.

Шаг 3: Загрузите код в NodeMCU (ESP8266) используя ПК

Шаг 4: Проверьте вывод на последовательных мониторах.

Код принимающей стороны:

Шаги для загрузки кода в NodeMCU:

Подключите NodeMCU (ESP8266) к ПК
Выберите правильный COM-порт из Инструменты -> Порт (Tools->Port).
Добавьте необходимые библиотеки в компилятор Arduino.
Выберите NodeMCU (ESP8266) из Инструменты -> Платы (Tools->Boards).
Скомпилируйте и загрузите код.

/*
This code basically sets up an ESP8266 board as a MQTT client and helps in subscribing to desired topics that are published.
It is required that the board in the 'Tools' section must be selected to NodeMCU and the ESP8266 drivers are installed.
The baud rate must be set at 115200
Here we are operating three servo motors using the nodeMCU based on the values received via the MQTT topic
*/
#include 
#include 
#include 
// Creating objects for the 3 servo motors
Servo servo;
Servo servo1;
Servo servo2;
// The pins we have used for the servo motors are D1,D2 and D3
// Update these with values suitable for your network.
const char* ssid = "CDI";
const char* password = "Cdi*1717";
const char* mqtt_server = "172.16.73.4";
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
char msg[50];
int value = 0;
char old ;
void setup() {
 //Initial Setup Code
 Serial.begin(115200);
 setup_wifi();
 client.setServer(mqtt_server, 1883);
 client.setCallback(callback);
 delay(1000);
}
//Code for connecting to the wifi
void setup_wifi() {
 delay(10);
 // We start by connecting to a WiFi network
 Serial.println();
 Serial.print("Connecting to ");
 Serial.println(ssid);
 WiFi.begin(ssid, password);
 while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
   delay(500);
   Serial.print(".");
 }
 Serial.println("");
 Serial.println("WiFi connected");
 Serial.println("IP address: ");
 Serial.println(WiFi.localIP());
}
//This function is responsible for subscribing to a topic and receiving the values from it 
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
 Serial.print("Message arrived [");
 Serial.print(topic);
 Serial.print("] ");
 old = (char)payload[0];
 //detach each time to avoid jitter of the servo motors
 servo2.detach();
 servo.detach();
 servo1.detach();
for (int i = 0; i < length; i++) {
 Serial.println("Received message is :");
 Serial.println((char)payload[i]);
 servo.detach();
 servo1.detach();
 servo2.detach();
 if((char)payload[i] == '1')
 {
   servo.detach();
   servo2.detach();
   servo1.detach();
   servo.attach(0);
   servo.write(89);
   delay(1000);
   servo.detach();
   servo1.attach(4);
   servo1.write(89);
   delay(1000);
   servo1.detach();
   servo2.detach();
   old='1';
   break;
 }
if((char)payload[i] == '2')
 {
   servo.detach();
   servo2.detach();
   servo1.detach();
   servo1.attach(4);
   servo1.write(89);
   delay(1000);
   servo1.detach();
   servo2.detach();
   old='2';
   break;
 }
if((char)payload[i] == '3')
 {
   servo.detach();
   servo2.detach();
   servo1.detach();
   servo.attach(0);
   servo.write(89);
   delay(1000);
   servo.detach();
   servo2.detach();
   old='3';
   break;
 }
if((char)payload[i] == '4')
 {
   servo.detach();
   servo1.detach();
   servo2.detach();
   servo.attach(0);
   servo.write(180);
   delay(1000);
   servo.detach();
   servo1.attach(4);
   servo1.write(180);
   delay(1000);
   servo1.detach();
   servo2.detach();
   old='4';
   break;
 }
 if((char)payload[i]=='5')
 {
   servo2.detach();
   servo2.attach(5);
   servo2.write(179);
   delay(1000);
   servo2.detach();
 }
 if((char)payload[i]=='6')
 { servo2.detach();
   servo2.attach(5);
   servo2.write(89);
   delay(1000);
   servo2.detach();
  }
 if((char)payload[i]=='7')
 { servo2.detach();
   servo2.attach(5);
   servo2.write(2);
   delay(1000);
   servo2.detach();
 }
   servo2.detach();
 }
   servo.detach();
   servo1.detach();
   servo2.detach();
}
//This function is to reconnect once the connection is lost
void reconnect() {
 // Loop until we're reconnected
 while (!client.connected()) {
   Serial.print("Attempting MQTT connection...");
   // Attempt to connect
   if (client.connect("ESP8266Client")) {
     Serial.println("connected");
     // Once connected, publish an announcement...
     // ... and resubscribe
     client.subscribe("Ultrasonic");
   } else {
     Serial.print("failed, rc=");
     Serial.print(client.state());
     Serial.println(" try again in 5 seconds");
     // Wait 5 seconds before retrying
     delay(5000);
   }
 }
}
void loop() {
 if (!client.connected()) {
   reconnect();
 }
 client.loop();
}

Будущие улучшения

Мы стремимся сократить время задержки и разработать приложение для мониторинга на стороне клиента в качестве дополнительных улучшений, чтобы сделать проект реализуемым в самых разных отраслях промышленности.

Теги