TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

BÀI BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CẢM BIẾN VÀ CHUYỀN NĂNG
Đề tài: Thiết kế mơ hình đo khoảng cách sử dụng cảm biến siêu âm
Giáo viên hướng dẫn:

Trần Nhựt Thanh

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Chí Hùng B1907134

Võ Chí Tài B1907182
Nguyễn Nhật Trường B1907206
Khóa:

45

Ngành :

Kỹ thuật cơ điện tử

1


Phụ lục

I. GIỚI THIỆU...................................................................................................... 2
1. Cảm biến siêu âm......................................................................................... 3
2. LCD 1602...................................................................................................... 4

3. Aduino UNO R3........................................................................................... 4
4. Biến trở.......................................................................................................... 5
II. MỤC ĐÍCH/ Ý NGHĨA.................................................................................... 6
III. MỤC TIÊU CỤ THỂ........................................................................................ 6
IV. GIẢI PHÁP/ HƯỚNG GIẢI QUYẾT............................................................. 6
1. Công cụ.......................................................................................................... 6
2. Thiết kế mạch và vẽ mô phỏng................................................................... 7
3. Chạy mô phỏng............................................................................................. 8
V. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG................................................................................... 8
1. Kết quả khảo sát........................................................................................... 8
2. Nhận xét........................................................................................................ 9
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 9

2


I.

GIỚI THIỆU
1. Cảm biến siêu âm



Module Cảm biến siêu âm SR04 sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu


âm. Cảm biến gồm 2 module.1 module phát ra sóng siêu âm và 1 module thu
sóng siêu âm phản xạ về. Đầu tiên cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm với tần
số 40khz. Nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại
và tác động lên module nhận sóng. Bằng cách đo thời gian từ lúc phát đến lúc

nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật và có
thể đo khoảng cách trong khoảng từ 2 -> 300cm, với độ chính xác gần như chỉ
phụ thuộc vào cách lập trình.
Khoảng cách=

thời gian∗vậntốc âmthanh(340 m/ s)
2

THƠNG SỐ KỸ THUẬT:
Điện áp: 5V DC
Dòng hoạt động: < 2mA
3


Mức cao: 5V
Mức thấp: 0V
Góc tối đa: 15 độ
Khoảng cách: 2cm – 450cm (4.5m)
Độ chính xác: 3mm

2.



LCD 1602

Màn hình text LCD1602 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển
thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều
code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án.



THƠNG SỐ KỸ THUẬT:
Điện áp hoạt động là 5 V.
Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm
Chữ đen, nền xanh lá
3.

Aduino UNO R3

4




Arduino Uno R3 SMD là một phiên bản rút gọn thiết kế, tuy nhiên vẫn có
đầy đủ chức năng và các chân ngoại vi tương tự như board Arduino Uno R3
chip cắm. Board sử dụng linh kiện có giá thành thấp do đó sẽ có độ bền
thấp hơn board Arduino Uno R3 chip cắm.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT:
Vi điều khiển: ATmega328 họ 8 bit
Điện áp hoạt động: 5V DC (chỉ sử dụng nguồn cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động: 16 MHz


Dòng điện tiêu thụ: khoảng 30mA
Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7-12V DC
Điện áp vào giới hạn: 6 -20V DC
Số chân Digital I/O: 14(6 chân hardware PWM)
Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10 bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30mA
Dòng ra tối đa (nguồn 5V): 500mA
Dòng ra tối đa (nguồn 3,3V): 50mA
Bộ nhớ Flash: 32KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
SRAM: 2KB (ATmega328)
EEPROM: 1KB(ATmega328)

5


4.



Biến trở

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn.
Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động
của mạch điện. Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay
đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác
như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,...

AI.

MỤC ĐÍCH /Ý NGHĨA
– Tạo ra thiết bị dùng để đo độ sâu, khoảng cách một cách chính xác nhất
như đo khoảng cách mực nước trong hệ thống bể chứa công nghiệp và
dân dụng,…

BI.


MỤC TIÊU CỤ THỂ
– Giúp người đo có thể đo được khoảng cách mà không cần tiếp xúc trực


tiếp với vật chất cần đo.
– Đo được độ sâu của các chất độc hại, độ ăn mòn cao như acid hoặc
xăng dầu,…
– Độ nhạy cao, đáp ứng nhanh.
– Độ chính xác cao.

IV.

GIẢI PHÁP/ HƯỚNG GIẢI QUYẾT
1.

Cơng cụ:
– Computer_ cài sẵn ứng dụng lập trình ARDUINO
– Arduino Uno R3
– Màn hình hiển thị LCD 1602
– Cảm biến siêu âm
– Biến trở 1K
6


– Thước mét ( đo khoảng cách chuẩn )

2.

Thiết kế mạch


a. Sơ đồ các chân:

LCD
VSS
VDD
V0
RS
RW
E
D4
D5
D6
D7
-

b.

Aduino
5V
GND
9
GND
8
7
6
5
4
3
2


Mô phỏng mạch trên proteus

Biến trở
VCC
GND
signal
-

Cảm Biến
VCC
GND
Trig
Echo


c.

Code Arduino
7


#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd (9, 8, 7, 6, 5, 4);
const int trig = 3 ;
const int echo = 2 ;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(trig,OUTPUT);

pinMode(echo,INPUT);
lcd.begin(16, 2);
}
void loop ()
{
float a; // biến do thoi gian
float b; // bien lưu khoảng cách
digitalWrite (trig, LOW);
delayMicroseconds (2);
digitalWrite(trig,HIGH);


delayMicroseconds (10);
digitalWrite (trig, HIGH);
a = pulseIn(echo,HIGH,30000);
b

=(a*0.034/2);

lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Khoang
cach");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print (b);
lcd.print("cm");
delay(1000); lcd.clear();
}
3.

Chạy mô phỏng />v=AYpR96-YCuU


8


KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

V.

1.

Khảo sát kết quả:

Khoảng cách (cm)
Lần 1
Lần 2
0
0
50.86
50.86
106.03
106.03
161.19
161.09
217.36
217.46
276.88
276.88
327.69
327.69
382.86

382.87
438.04
438.04
497.47
497.45
0
0

RV1
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
2.

Trung bình
Lần 3
0
50.85
106.03
161.19
271.35
276.88

327.71
382.86
438.04
497.45
0

0
50.856667
106.03
161.15667
235.39
276.88
327.69667
382.86333
438.04
497.45667
0

Nhận xét:

Qua khảo sát mơ phỏng ta thấy sau 3 lần đo trong phạm vi khoảng cách cố định
thì giá trị sai số khá nhỏ khoảng ±0,05cm vậy qua mơ phỏng và khảo sát mạch
cảm biến có độ ổn định rất tốt.
VI.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
/>wcB

/> />


9