SAKARYA ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ GÖMÜLÜ SİSTEMLER DENEY FÖYÜ

Transkript

1 SAKARYA ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ GÖMÜLÜ SİSTEMLER DENEY FÖYÜ UYGULAMA 1 Ekipman Listesi : 1) Arduino Mega yada Uno 2) 1 Adet Led 3) 1 Adet 220 ohm (veya 330 ohm) Direnç 4) Bread Board 5) Jumper Kablo Kurulacak Devre : Uygulama : Bu uygulamada temel olarak seri port kullanarak Arduino ve bilgisayar arasında veri transferi yapılmıştır.uygulamada Arduino IDE'sinin bize sunduğu serial monitor kullanılmıştır.burada amacımız Arduinoya 'y' karakteri (yak anlamında) gönderdiğimizde ikinci pine bağlı ledin yanması sağlanacak aynı şekilde 's' karakteri (söndür anlamında) gönderildiğinde ise ikinci pine bağlı ledin sönmesi sağlanacaktır.aşağıda uygulamayı gerçekleştirebilmemiz için gerekli fonksyonlar açıklanmıştır.

2 Normalde seri haberleşmeyi kullanırken kütüphane eklememiz gerekir.kütüphane ekleme işlemi bir sonraki uygulamanın konusu ancak burada kütüphane eklememize gerek yok bunun nedeni Arduino ile bilgisayarı konuşturmak için gerekli seri haberleşme nesnesi Arduino tarafından hazır olarak oluşturulmuş durumdadır.bilgisayar - Arduino haberleşmesinde her ne kadar kütüphane tanımlamasakta Arduino Arduino haberleşmesinde kütüphane tanımlamamız gerektiği unutulmamalıdır. 1.Serial.begin(baud Rate) : Bu fonksyon seri haberleşmenin başlamasını sağlayan fonksyonumuzdur.serial nesnesi Arduino tarafından otomatik olarak bilgisayarla haberleşmemiz için oluşturulmuş bir nesnedir.serial.begin fonksyonu bilgisayarla seri haberleşmemizi başlatan bir fonksyondur.parametre olarak veri aktarım hızı (bps olarak) yani baud rate değerimizi alır.buraya yazdığımız baud rate ve serial monitor ekranındaki baud rate değerimiz mutlaka aynı olmalıdır aksi halde anlamsız veriler almaya başlarız. 2.while(!Serial) : Bu kavram bir fonksyon değil ancak belirtme gereği duydum.bunun nedeni bu kod parçasını kullanarak seri kanalın (Serial) açılması beklenebilir.bu kısımda seri kanal açılana kadar yani değeri true olana kadar beklenir.bu sayede seri kanal açılmadan işlem yapılmasının önüne geçilmiş olunur. 3.Serial.print( gönderilecek metin ) : Bu fonksyon kullanılarak Serial nesnemiz üzerinden bilgisayardaki serial monitore değer gönderilir.fonksyonun içerisine yazdığımız string okunarak serial monitöre aktarılır ve ekranda gösterilir.fonksyonun println şeklindeki halide mevcuttur.print ve println arasındaki fark oldukça basittir.print fonksyonu işlemini tamamladıktan sonra seri monitörde bir alt satıra geçmez.println fonksyonunu kullanırsak bu kez ekrana yazma işlemi gerçekleştirildikten sonra kursör bir alt satıra geçer ve diğer yazma işlemleri bir alt satırdan devam eder.print ve Println fonksyonları sadece Serial nesnemize yani bilgisayar-arduino haberleşmesine özel fonksyondur. 4.Serial.available() : Bu fonksyon parametresiz bir fonksyondur.if ve while gibi karar yapıları içerisinde kullanılır.fonksyonun görevi seri kanalın hazır olup olmadığı bilgisini döndürmesidir.bu yapıyı while içinde kullanarak seri kanal hazır olana kadar bir işlemi yapması için bekleme sağlayabiliriz.

3 5.Serial.read() : Bu fonksyonu kullanarak seri monitorden (bilgisayarımızdan) gelen verileri okuyabiliriz.genel olarak bu fonksyon çalıştığında seri haberleşmede karşı taraftan aldığımız veriyi bize döndürür.burada gelen veri char tipindedir ve char gelen = Serial.read() şeklinde tanımladığımız bir değişkene seri kanaldan okunan veriyi yazabiliriz.daha sonra bu veriyi if blokları ile karşılaştırmaya tabi tutup istediğimiz işlemleri gerçekleştirebiliriz. Uygulamada yukarıdaki fonksyonlar ve geçen hafta öğrendiğimiz fonksyonların dışında bir fonksyon kullanmanıza gerek yoktur.

4 UYGULAMA 2 Ekipman Listesi : 1) 2 Adet Arduino Mega yada Uno 2) 1 Adet Led 3) 1 Adet Buton 4) 1 Adet 220 ohm (veya 330 ohm) Direnç 5) Bread Board 6) Jumper Kablo Kurulacak Devre : Devrede bağlantı yapılırken ilk Arduino rx pini ikinci Arduino tx pinine, ilk Arduino tx pinide ikinci Arduino rx pinine bağlanmalıdır.bunun dışında yapılacak bağlantılarda veri alınamaz.ayrıca Arduino Uno'da iki Arduino konuşurken bilgisayarlada konuşma mümkün olmaz çünkü bilgisayar bağlantısı için gerekli pinlerde yine 0 ve 1. pinlerdir.kısacası burada Serial nesnesini kullanmanız pek mümkün değildir.

5 Uygulama : Bu uygulamada iki Arduinoyu seri haberleşme ile konuşturmaya çalışacağız.bu işlemi yapabilmek için yukarıdaki bağlantıyı gerçekleştirmemiz gerekir.uygulamada amacımız ilk Arduinoda butona basıldıktan sonra ikinci Arduinodaki ledi yakmaktır.burada ilk Arduinoda butona basıldığında butona basıldı bilgisini ikinci Arduinoya gönderecek ikinci Arduino bu bilgiyi alarak 3.pinine bağlı olan ledi yakacak ve daha sonra ilk Arduinoya ledin yandığı bilgisini geri gönderecektir.eğer butona bir daha basılırsa bu kez ilk Arduino butona basıldı bilgisini ikinci Arduinoya gönderecek ve ikinci Arduino yanmakta olan ledi söndürdükten sonra ilk Arduinoya ledin söndüğü bilgisini göndercektir.uygulamayı yapabilmemiz için SoftwareSerial.h kütüphanemizi tanımlamamız gerekmektedir.aksi halde seri haberleşme fonksyonlarını kullanamayız.aşağıda uygulama için kullanacağımız temel fonksyonlardan bahsedilmiştir.burada her iki Arduino içinde ayrı kodlar yazmak gerekmektedir. 1.SoftwareSerial serikanal(rx,tx) : Bu kod parçası nesnemizi tanımlamamız için gerekli kod parçasıdır.nesnenin adını serikanal dışında istediğiniz bir isim verebilirsiniz.tanımladığınız bu nesne üzerinden SoftwareSerial fonksyonlarını kullanırız.nesne tanımlanırken iki adet parametre alır.bunlar rx pin numarası ve tx pin numarasıdır.elinizde bulunan Arduino kartı pin numarasına göre değerleri girebilirsiniz.uno için bu değerler rx -> 0.pin ve tx -> 1.pin dir. 2.serikanal.begin(baud rate) : Aynı Serial nesnesinde olduğu gibi burada da seri kanal işlemlerimizi başlatmak için begin fonksyonunu kullanırız.bu fonksyon aynı Serial.begin'de olduğu gibi parametre olarak iletişim hızını (bps olarak) alır.burada dikkat edilecek kısım bu değerin iletişim yapacak her iki Arduinoda da aynı olması gerektiğidir.aksi halde anlamsız veriler alınmaya başlanır. 3.while(!serikanal) : Yukarıdaki kod parçasını kullanarak serikanal nesnemin açılıp açılmadığı kontrolünü yapabilirim.nesnem açılana kadar bu kısımda kalır ve nesnem açılmadan her hangi bir seri kanal işlemi yapılmasının önüne geçmiş olurum. 4.serikanal.write('karakter') : write fonksyonunu kullanarak seri kanala değer gönderme işlemini yapabilirim.bu fonksyon Serial.print fonksyonundan farklı olarak string bir parametre değil char bir parametre alır.komut işletildiği anda komutun işletildiği Arduinonun tx pininden gönderilir.

6 5.serikanal.listen() : Bu fonksyon seri kanalın dinlenmesini sağlar.seri kanaldan dinleme yapabilmek için kodumuzda dinleme yapacağımız kısmın başına bu fonksyonu yazarız.bu sayede rx pininin dinleneceği bilgisi mikroişlemciye gönderilir.fonksyon parametresiz bir fonksyondur. 6.serikanal.available() : Aynı Serial.available() fonksyonunda olduğu gibi serikanal.available() fonksyonuda seri kanalın hazır olup olmadığı kontrolünü yapar.genelde bu yapı if veya while gibi koşul yapılarında kullanılır.eğer yapı while yapısında kullanılırsa seri kanal hazır olana kadar while içindeki komutlar işletilir. 7.serikanal.read() : serikanal.read() fonksyonu seri kanaldan gelen verileri almak için kullandığımız bir fonksyondur.fonksyon parametresizdir.geri dönüş değeri olarak char bir karakter döndürür.bu char karakteri tanımladığımız bir değişkenin içerisine atarak kontrol yapılarında kullanabiliriz.bu sayede gelen veriye göre istediğimiz işlemi yaptırabiliriz.

7 UYGULAMA 3 Ekipman Listesi : 1) Arduino Mega yada Uno 2) 1 Adet 10k Potansiyometre 3) 1 Adet 50k (veya 10k) Potansiyometre 4) 1 Adet 330 ohm Direnç 5) 1 Adet LCD 6) Bread Board 7) Jumper Kablo Kurulacak Devre : Uygulama : Bu uygulamada Arduino ADC pinlerini kullanarak analog değerleri dijitale çevirme uygulaması yapacağız.arduinonun A ön eki ile başlayan (A0, A1, A2...) pinleri analog okuma yapabilen pinleridir.bizde bu uygulamada A0 pinini kullanarak potansiyometreden ölçtüğümüz gerilim değerini LCD ekranına yazdırma uygulaması yapacağız.

8 Uygulamada kullanacağımız fonksyonlar aşağıda verilmiştir.arduino ADC özelliğini kullanmak için ek bir kütüphane eklemeye gerek yoktur.ancak ADC kavramını bilmek uygulama anlaşılması açısından önemlidir. 1.ADC nedir? : ADC açılımı Analog Dijital Converterdır.ADC çevreden aldığımız analog değerleri sayısal sistemlerin anlayacağı dijital değerlere dönüştürme işlemidir.burada ADC nin genel devre yapısından bahsetmeyeceğim ancak çalışma mantığı önemlidir.adclerin mikroişlemcilerin yapısına göre çözünürlük adını verdiğimiz skalaları vardır yani bir ADC bir değer aralığını kalitesine göre belirli bir aralığa ayırır.arduinoda ADC çözünürlüğü 1024 bittir.bu şu anlama gelirarduinonun minimum gerilimi (0 V) ve maksimum gerilimi (5 V) arasını 1024 eş parçaya böler yani 0 V için 0 değeri V için 1 değeri... 5V için 1023 değeri şeklinde gerilim değerlerini sayılara dönüştürür.işte bu sayıları belirli oran orantılarla kullanarakda analog değerleri Arduino ile okumuş oluruz.bu uygulamada gerilim okuyacağımız için basit bir oran orantı formülü ile Arduinodan okuduğumuz sayısal değerleri gerilime aşağıdaki formül ile dönüştürebiliriz. Gerilim Değeri (V) = (Okunan Değer*5)/ analogRead(ADC pini) : Yukarıdaki fonksyonu kullanarak ADC pinlerinden gelen analog bilgiler dijital bilgilere çevrilir.fonksyon geri dönüş değeri olarak 0 ile 1023 arasında bir sayı döndürür.bu sayıyı tanımladığımız bir değişkene atayabiliriz.fonksyon parametre olarak sadece A ile başlayan (A0, A1 A2...) analog pinleri alır. Double okunandeger = analogread(a0) ; // A0 pininden okuma yapılıyor.

9 UYGULAMA 4 Ekipman Listesi : 1) Arduino Mega yada Uno 2) 1 Adet 10k Potansiyometre 3) 1 Adet LM35dz Sıcaklık Sensörü 4) 1 Adet 330 ohm Direnç 5) 1 Adet LCD 6) Bread Board 7) Jumper Kablo Kurulacak Devre : Burada LM35dz bağlantısı önemlidir.ters bağlantı durumunda sensör yanabilir.lm35dz aslında ısıya duyarlı bir transistördür.internetten datasheet dosyası incelenebilir.genel olarak yukarıda verilen bağlantı doğrudur.lm35dz sıcaklık sensörünün bacaklarını aşağıdaki resimden daha rahat görebilirsiniz.

10 Resimdende görüldüğü üzere LM35dz sensörünün yazılı tarafını kendimize tuttuğumuz zaman sol tarafta kalan bacağı 5 V vereceğimiz bacağı yani Vcc bacağı, sağ tarataki bacağı toprağa yani 0 V ' a bağlayacağımız bacağı orta bacağı ise analog pinlerimizle değerinin okunacağı bacağıdır.gelen analog değer yine dijital değere çevrilerek 0 ve 1023 arasında bir sayısal değer olacaktır.peki bu sayısal değeri dereceye nasıl çevireceğiz.bu formülü deneysel olarak oran orantı ile bulabilrsiniz yada datasheetden yardım alabilirsiniz. Sıcaklık(C) = Okunan Değer * Uygulama : Uygulamada A0 pinine bağlı bir LM35dz sensöründen değerler alınarak LCD ekranda gösterilecektir.bu kısımda kullanacağınız analog değer okuma fonksyonu 3.uygulamadaki ile aynıdır.sadece değer anlamlı değere dönüştürülürken yukarıdaki formül kullanılacaktır.değer okuma işlemi LM35dz sıcaklık sensörünün orta bacağından yapılacaktır.

11 UYGULAMA 5 Ekipman Listesi : 1) Arduino Mega yada Uno 2) 1 Adet 10k Potansiyometre 3) 1 Adet Ultrasonik Sensör 4) 1 Adet 330 ohm Direnç 5) 1 Adet LCD 6) Bread Board 7) Jumper Kablo Kurulacak Devre : Ultrasonik sensör Fritzingde bulunmadığından burada not kısmında gösterilmiştir.not kısmındaki sıralama ve kablo sıralaması aynıdır.

12 Uygulama : Uygulamada amacımız Ultrasonik Sensör kullanarak okunan uzaklık değerini LCD üzerinde göstermektir.kullanıcı her hangi bir derinliği bu uygulama sayesinde ölçebilecektir.ölçüm cm cinsinden yapılamaktadır.uygulamaya başlamadan önce Ultrasonik sensörün çalışma mekanizmasından bahsetmekte yarar var. 1.Ultrasonik Sensör Nedir? Ultrasonik sensör insan kulağının duyamayacağı frekanstaki ultrasonik ses dalgaları göndererek yansıyan dalgaları toplayan ve aradaki zaman farkı hesabından mesafe ölçümü yapan bir sensördür.aşağıdada gördüğümüz gibi Ultrasonik sensörün iki gözü ve 4 adet pini vardır. Uygulamada Trig pinine yüksek frekanslı bir kare dalga gönderilir.gönderilen dalga sol taraftaki gözden çıkar.belirli bir zaman sonra (ölçülen mesafeye bağlı olarak) yansıyan dalgalar sağ taraftaki gözden alınır ve echo pini HIGH seviyesine çekilir.sinyal gönderme ve alma arasındaki zaman farkı ölçülerek mesafe hesaplaması yapılır.vcc ve GND pinleri ise Ultrasonik sensörün besleme pinleridir.

13 Ultrasonik sensörde mesafe hesaplarken deneysel olarak cetvelle ölçüm yaparak ve gelen sonuca bakarak oran orantı ile bir formülasyon çıkartılabilir.burada deneysel olarak cm cinsinden aşağıdaki formülü kullanarak gelen değeri cm cinsinden yazabiliriz. Uzaklık (cm) = (Okunan Değer*10) / Ultrasonik Sensörde Kare Dalga Oluşturma : Ultrasonik sensörde ölçüm yapabilmemiz için ilk işimizin yüksek frekanslı bir kare dalga oluşturmak olduğunu söylemiştik.bu kısmı yapmak için önce Arduinoda trig pini ve echo pinini tanımlamamız gerekir.bu tanımlamaları sensörün trüg ve echo pinlerini Arduinoda bağladığınız pinlere göre yapabilirsiniz.şimdi kod parçası üzerinden kare dalga oluşturmayı anlatalım. digitalwrite(trigpin,low); // öncelikle kare dalga oluşturmadan önce pini LOW yaparım delaymicroseconds(2) ; // 2 mikrosaniyelik bir gecikme veririm. digitalwrite(trigpin,high) ; // kare dalgamın baş kısmı HIGH'a çekerim delaymicroseconds(10) ; // 10 mikrosaniyelik bir gecikme veririm. digitalwrite(trigpin,low) ; // kare dalga olması için tekrar LOW seviyesinde Yukarıdaki kod sonucunda trig pininden aşağıdaki gibi bir kare dalga çıkar. 3.pulseIn(echo pini,seviye) : Normalde Ultrasonik sensörden kare dalga gönderdiğimizde timer başlatmamız gerekir ancak Arduino bu işlemide bizim için kolaylaştırmış.pulsein fonksyonunu kullanarak direkt sayısal bir değer alabiliriz.fonksyon parametre olarak echo pinimizin numarasını ve hangi seviyede okuma tamamlanacağı bilgisini alarak bizim işimizin büyük bir bölümünü yapmaktadır.fonksyon geriye sayısal bir değer döndürür ve bu sayısal değeri bir değişkene atıyarak kullanabiliriz.bizim kullandığımız Ultrasonik sensörde seviye parametresinin HIGH olacağına dikkat ediniz.