國立勤益科技大學電子工程系專題實務報告多功能偵測機器人指導老師 : 陳英傑教授專題學生 : 賴泳霖洪聖凱 1

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唤雍
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2 目錄一中文摘要 2 二簡介 2 三硬體分析 6 四軟體分析 11 五測試結果 16 六結論 17 七參考資料 18 一中文摘要常常在電視上看到消防隊員在搶救災害現場時, 因為瓦斯外洩沒有注意 2

3 到, 產生爆炸而受到嚴重傷亡, 所以希望能夠在災害處理現場做一些更好的防範利用機器人或自走車先進去災害現場, 使用感測器偵測, 讓救災人員了解哪裡瓦斯濃度特別高, 以利找到瓦斯洩漏地點, 這樣在搶救時就可以針對這區域做特別處理, 減低在搶救時人員受傷的機率二簡介 1. 電路圖 2. 實際接線 3

4 3. 使用軟體 Arduino 4

5 4. 成品 5

6 三硬體分析 1. 設備材料名稱數量 ARDUINO UNO R3 ARDUINO HC-06 藍芽模組 ARDUINO MQ-2 煙霧模組 ARDUINO HC-SR04 超音波模組 IC L293D 雙軸直流馬達圓型蜂鳴器直流電壓 3~6 伏特麵包版電池盒一個一個一個一個一個四顆一個兩塊一組 2. Arduino UNO R3 6

3. IC L293D 用來控制四顆直流馬達 1,2EN: 連接高電壓時啟動左側馬達控制 1A: 輸入高電壓時, 電流會導向 3 號針腳 (1Y) 1Y: 連接到馬達 HEAT SINK AND GDOUND: 接地 HEAT SINK AND GDOUND: 接地 2Y: 連接到馬達 2A: 輸入高電壓時, 電流會導向 3 號針腳 (2Y) Vcc2:

7 3. IC L293D 用來控制四顆直流馬達 1,2EN: 連接高電壓時啟動左側馬達控制 1A: 輸入高電壓時, 電流會導向 3 號針腳 (1Y) 1Y: 連接到馬達 HEAT SINK AND GDOUND: 接地 HEAT SINK AND GDOUND: 接地 2Y: 連接到馬達 2A: 輸入高電壓時, 電流會導向 3 號針腳 (2Y) Vcc2: 給馬達使用的電源 3,4EN: 連接高電壓時啟動右側馬達控制 3A: 輸入高電壓時, 電流會導向 3 號針腳 (3Y) 3Y: 連接到馬達 HEAT SINK AND GDOUND: 接地 HEAT SINK AND GDOUND: 接地 4Y: 連接到馬達 4A: 輸入高電壓時, 電流會導向 3 號針腳 (4Y) Vcc1: 提供給 IC 的電源, 這個 Pin 要供給 5V 電壓 7

8 4. HC-SR04 超音波感測器超音波感測器是由超音波發射器接收器和控制電路所組成當它被觸發的時候, 會發射一連串 40 khz 的聲波並且從離它最近的物體接收回音超音波是人類耳朵無法聽見的聲音, 因為它的頻率很高探測的距離為 2cm-450cm, 精度為 0.3 cm, 感應角度為 15 度 8

9 5. HC-06 藍芽模組 ARDUINO HC-06 藍芽模組的腳位 KEY 命令回應模式 VCC 正電源 ( 輸入電壓範圍 3.6V 到 6V, 通常為 5V) GND 接地 TXD 傳送 RXD 接收 STATE 狀態 6. MQ-02 Arduino MQ-2 煙霧感測器在家庭和工業中主要用於檢測氣體是否洩漏, 它能夠探測範圍 300~10000ppm 的可燃氣體, 液化氧甲烷丙烷, 丁烷酒精和煙霧 ( 可燃氣體 ) 等 9

10 7. 蜂鳴器使用 3~6 伏特直流電壓 8. 直流馬達控制電流方向可使馬達正反轉 10

11 四軟體分析 1. 程式介紹 #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial BT(10, 9); char val; const int ENA = 2; const int motor1a= 3; const int motor2a= 4; // 第一組馬達致能腳 // 正轉 // 反轉 const int ENB = 5; const int motor3a = 6; const int motor4a = 7; // 第二組馬達致能腳 // 正轉 // 反轉 const int LEDPin = 8; const int trigpin = 11; unsigned long echopin=a5; int time = 0; float duration; float distance; // 設定函數 int sensorvalue; int Key1Pin = 12; int buzzerpin= 13; int sensorpin=a0; 11

12 void setup() BT.begin(9600); Serial.begin(115200); pinmode(ena,output); pinmode(motor1a,output); pinmode(motor2a,output); pinmode(enb,output); pinmode(motor3a,output); pinmode(motor4a,output); pinmode(trigpin,output); pinmode(echopin,input); pinmode(ledpin,output); pinmode(sensorpin,input); pinmode(key1pin, OUTPUT); pinmode(buzzerpin,output); void loop() if (BT.available()) val = BT.read(); switch (val) case 'w' : digitalwrite(ena,high); digitalwrite(enb,high); forward(); break; case 'x' : digitalwrite(ena,high); digitalwrite(enb,high); backward(); break; case 'a' : digitalwrite(ena,high); digitalwrite(enb,high); turnleft(); break; case 'd' : digitalwrite(ena,high); // 設定接角模式 // 假如藍芽有收到東西進入 If 迴圈 // 判斷接收到的數值 12

13 digitalwrite(enb,high); turnright(); break; case 's' : digitalwrite(ena,low); digitalwrite(enb,low); stop(); break; digitalwrite(trigpin,low); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin,high); delaymicroseconds(5); digitalwrite(trigpin,low); duration = pulsein(echopin,high); // 計算高准位的時間 distance = (duration/2)/29; Serial.print("Data:"); Serial.print (time); Serial.print(", d = "); Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); time = time + 1; delay(1000); // 轉換成公分 // 顯示 DATA // 顯示偵測次數 // 顯示 d= // 顯示換算好的距離 // 顯示 cm // 一秒更新一次 if(distance<15) tone(ledpin,262); delay(300); tone(ledpin,1976); delay(300); notone(ledpin); else // 如果離障礙物小於 15 公分 // 蜂鳴器會發出這個頻率的聲音 // 蜂鳴器會發出這個頻率的聲音 13

14 notone(ledpin); Serial.print("Value:"); sensorvalue = analogread(sensorpin); Serial.print(sensorValue, DEC); delay(500); if(sensorvalue <= 300) // 讀取 MQ-02 偵測到的數值 // 以 10 進位顯示 MQ-02 偵測到的數值 // 假如數值小於 300 Serial.print(" Safe"); digitalwrite(buzzerpin, LOW); else Serial.print(" Danger"); digitalwrite(buzzerpin, HIGH); Serial.println(" "); // 顯示 Safe // 蜂鳴器不響 // 顯示 Danger // 蜂鳴器響 void forward() digitalwrite(motor1a,low); digitalwrite(motor2a,high); digitalwrite(motor3a,low); digitalwrite(motor4a,high); void backward() digitalwrite(motor1a,high); digitalwrite(motor2a,low); digitalwrite(motor3a,high); digitalwrite(motor4a,low); void turnleft() // 直走副程式 // 倒退副程式 14

15 digitalwrite(motor1a,high); digitalwrite(motor2a,low); digitalwrite(motor3a,low); digitalwrite(motor4a,high); void turnright() digitalwrite(motor1a,low); digitalwrite(motor2a,high); digitalwrite(motor3a,high); digitalwrite(motor4a,low); void stop() // 左轉副程式 // 右轉副程式 digitalwrite(motor1a,low); digitalwrite(motor2a,low); digitalwrite(motor3a,low); digitalwrite(motor4a,low); // 停止副程式 15

16 五測試結果 1. 超音波距離測試以手來測試超音波感測器是否有正常動作 16

17 2. 瓦斯濃度測試以打火機釋放瓦斯來測試煙霧模組是否能正常動作六結論這次的專題實作是有預防災害的自走車, 以 Arduino 開發版結合其他模組來達成我們想要的功能, 在剛開始要先預想我們要的功能是什麼, 再來設計電路與程式, 過程中, 我們遇到許多的電路設計上的問題與程式的 DEBUG, 發現到在電池盒沒電的時候, 感測器或有感應錯誤發生的問題在以往的課堂都是題目已經幫我們設計好, 我們只要填填空格, 而專題是從無到有, 一步一步地慢慢完成, 透過這次寶貴的經驗, 增進了我們找到問題並且排除錯誤的能力 17

18 七參考資料 Arduino UNO R3 程式設計周邊硬體超圖解 Arduino 互動設計入門第 2 版 ISBN Arduino UNO R3 HC-06 無線藍芽通訊模組 HC-SR04 超音波測距模組 MQ-02 煙霧感測器 18

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黎明國中 106 學年度運算思維生科與資訊課程摩斯密碼花現 GNP i 目錄第 1 章 Arduino 搖桿... 1 1-1 搖桿連接 Arduino 擴充版... 1 1-2 藍芽連接 Arduino 擴充版... 1 1-3 Arduino 連接電腦... 1 1-4 Arduino 搖桿控制 LED 燈程式... 1 1-5 LED 燈傳遞摩斯密碼程式... 3 1-6 搖桿啟動

國立勤益科技大學 電子工程系 專題實務報告 多功能偵測機器人 指導老師 : 陳英傑教授 專題學生 : 賴泳霖 洪聖凱 1

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