使用Arduino和處理Android應(yīng)用程序DIY車速表

描述

在這個項目中，我們通過使用 Arduino 使用藍(lán)牙將速度廣播到我們使用處理創(chuàng)建的 Android 應(yīng)用程序，為自行車或任何汽車制作了一個很酷的速度計。

因此，讓我們看看我們需要什么材料來構(gòu)建這個項目并計劃我們的預(yù)算。所有這些組件都很容易獲得；如果您在購買這些產(chǎn)品時遇到問題，請在評論部分告訴我。

硬件要求：

• Arduino 迷你版 (5V 16MHz)

• FTDI 板（對于 mini 編程，您也可以使用 UNO）

• 帶 USB 輸出充電器的 3V 至 5V DC-DC 升壓轉(zhuǎn)換器

• TP4056鋰電池模塊

• 藍(lán)牙模塊(HC-05/HC-06)

• 霍爾效應(yīng)傳感器（US1881/04E）

• 18650鋰電池

• 小塊磁鐵

• 穿孔板

• Berg sticks 連接器（公母）

• 焊接套件

• 用于安裝套件的小外殼盒。

編程要求：

• 開發(fā)環(huán)境

• 使用 android ADK 處理 IDE（僅當(dāng)您想編寫自己的應(yīng)用程序時。）

• Windows/蘋果電腦

• 安卓手機(jī)。

它可能看起來像一些組件和材料，但相信我，一旦你完成了這個項目，你就會覺得它們是值得花時間和精力的。

使用霍爾傳感器和 Arduino 測量速度：

在我們接觸硬件之前，讓我們知道我們實際上將如何使用 Arduino 測量速度。使用 Arduino 測量車輛速度的方法有很多，但使用霍爾傳感器是最經(jīng)濟(jì)、最簡單的方法。霍爾傳感器是檢測磁鐵極性的組件。例如，只要將磁鐵的一個特定磁極靠近傳感器，傳感器就會改變其狀態(tài)。有多種類型的霍爾傳感器可用；你可以在這個項目中使用其中的任何一個，但要確保它是一個數(shù)字霍爾傳感器。

為了測量速度，我們必須將一小塊磁鐵粘在車輛的車輪上。每次磁鐵越過霍爾傳感器時，它都會檢測到并將信息發(fā)送給 Arduino。

每次檢測到磁鐵時，Arduino 都會收到一個中斷。我們使用

millis()

使用以下公式計算并計算車輪完成兩圈旋轉(zhuǎn)所需的時間（以盡量減少誤差）：

Timetaken = millis() – pevtime;

一旦我們知道所花費的時間，我們就可以使用以下公式計算轉(zhuǎn)速：

rpm = (1000/timetaken) * 60;

其中 (1000/timetaken) 給出 rps（每秒轉(zhuǎn)數(shù)）并將其乘以 60 以將 rps 轉(zhuǎn)換為 rpm（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。?

計算出轉(zhuǎn)速后，我們可以使用下面提供的公式計算車輛的速度（我們知道車輪的半徑）。

v= radius_of_wheel * rpm * 0.37699;

Arduino 在計算速度后，將使用藍(lán)牙模塊廣播它。完整的代碼已在下面的代碼部分給出。此外，請在此處查看我們涉及藍(lán)牙模塊 HC-05的其他項目。

原理圖和硬件部分：

該項目的完整電路圖如下：

在這里，硬件部分分為兩部分；一個是包含所有主要文件的主板。另一塊板只包含一個霍爾傳感器和一個安裝在車輪附近的電阻器。讓我們開始構(gòu)建主板。

建立連接后，讓我們使用我們的18650 鋰電池測試設(shè)置。鋰電池本質(zhì)上是高度易爆的，因此必須格外小心處理。這就是為什么我們使用TP4056 鋰電池充電模塊的原因。該模塊具有過充電/放電保護(hù)和反極性保護(hù)。因此，電池可以使用普通的微型 USB 充電器輕松充電，并且可以安全放電，直到達(dá)到欠壓切斷限值。下表給出了 TP4056 充電模塊的一些重要細(xì)節(jié)。

參數(shù) ----- 每個單元格的值

欠壓切斷----- 2.4V

過壓切斷----- 4.2V

充電電流----- 1A

保護(hù)：過電壓和反極性保護(hù)

IC的存在：TP4056（充電器IC）和DW01保護(hù)IC

指示 LED：

• 紅色 - 充電中

• 綠色——充電完成

現(xiàn)在，讓我們從霍爾傳感器板開始。該板僅包含兩個組件：一個是 10K 電阻，另一個是霍爾傳感器。可以按照上面的示意圖所示進(jìn)行連接。電路板準(zhǔn)備就緒后，根據(jù)原理圖使用跳線連接它們。一旦完成，它應(yīng)該看起來像這樣。

該項目的另一個關(guān)鍵步驟是使用電線將 18650 電池連接到 TP4056 模塊的 B+ 和 B- 端子。由于 Li+ 電池易爆，因此強(qiáng)烈不建議在這些電池上使用烙鐵。人們雖然做到了，但風(fēng)險很大，很容易落得個大爛攤子。所以最簡單的方法是使用磁鐵，如下所示：

只需將電線焊接到一小塊磁鐵上，然后將磁鐵粘到電池的端子上（它們會很好地吸引到端子上），如上所示。您可以使用一些鴨嘴來進(jìn)一步固定磁鐵的位置。

編程Arduino：

這個項目的程序非常簡單。我們只需使用霍爾傳感器中斷輸入來計算旋轉(zhuǎn)輪的速度，并使用藍(lán)牙模塊通過無線方式廣播計算出的速度。完整的程序在下面的代碼部分給出，并使用注釋行進(jìn)行解釋。

每當(dāng)霍爾傳感器檢測到磁鐵時，它都會觸發(fā)中斷。該中斷函數(shù)由magnet_detect() 函數(shù)調(diào)用。這是計算車輛轉(zhuǎn)速的地方。

一旦計算出轉(zhuǎn)速，就可以在函數(shù)中計算出車輪的速度。

車速表的 Android 移動應(yīng)用程序：

該項目的 Android 應(yīng)用程序是使用名為 Processing 的軟件制作的。如果您對制作自己的 Android 應(yīng)用程序不感興趣，只想安裝此處使用的應(yīng)用程序，您可以下載 APK 文件并按照以下步驟將其直接安裝到您的智能手機(jī)上。

1. 您可以直接?從下面的鏈接下載APK文件。?此 APK 文件適用于 Android 版本 4.4.2 及更高版本（Kitkat 及更高版本）。從 zip 文件中提取 APK 文件。

車速表的 Android 應(yīng)用程序

2. 將 .APK 文件從您的計算機(jī)傳輸?shù)侥?a href='http://www.ttokpm.com/v/tag/107/' target='_blank' class='arckwlink_none'>手機(jī)。

3. 在您的 Android 設(shè)置中啟用從未知來源安裝應(yīng)用程序。

4. 安裝應(yīng)用程序。

如果安裝成功，你會發(fā)現(xiàn)手機(jī)上安裝了名為“ Processing_code ”的應(yīng)用程序，如下圖：

使用 Processing 開發(fā)您自己的應(yīng)用程序：

您可以使用上面給出的 .APK 文件，也可以按照此處的說明使用 Processing 構(gòu)建您自己的應(yīng)用程序。您可以從這里下載所有處理 Android 應(yīng)用程序代碼。該程序使用注釋行進(jìn)行自我解釋。但是，如果您有任何問題或者想稍微修改您的應(yīng)用程序，請使用評論部分，我會幫助您。

Android 程序在應(yīng)用程序啟動期間與我們的藍(lán)牙模塊建立連接，并接收由 Arduino Pro Mini 計算和廣播的車輛速度。我還創(chuàng)建了一個小圖形來顯示使用模擬速度計的速度，使其看起來有點吸引人。您可以提出自己的想法并調(diào)整代碼以根據(jù)您的需要對其進(jìn)行個性化設(shè)置。另外，查看我們的其他處理項目以了解更多信息：?

• 使用 Arduino 的乒乓球游戲

• 使用處理的智能手機(jī)控制 FM 收音機(jī)。

• 使用處理和超聲波傳感器的 Arduino 雷達(dá)系統(tǒng)

將應(yīng)用程序安裝到手機(jī)后，就可以測試我們的項目了。但是我們還沒有將我們的套件安裝到車輛上。我們開始做吧。

將車速表套件安裝到車輛上：

我已將此套件安裝在我的自行車上并進(jìn)行了測試，它非常有效。安裝套件由您發(fā)揮創(chuàng)意，您??可以從商店購買自己的小盒子，為電線和連接鉆孔，然后將其安裝到您的車輛上。一件需要注意的重要事項是，磁鐵應(yīng)粘在車輪的邊緣，霍爾傳感器應(yīng)安裝在盡可能靠近磁鐵的位置，以便每次磁鐵穿過霍爾傳感器時，它都應(yīng)該能夠檢測到它。安排如下圖。

因為我有一臺 3D 打印機(jī)，所以我設(shè)計了自己的外殼，使它們看起來不錯，并且可以很容易地安裝和斷開與我們的自行車的連接，以便為電池充電。因此，如果您有一臺 3D 打印機(jī)，或者如果您可以使用它來打印一些材料，請繼續(xù)閱讀，否則請?zhí)^這一部分并使用您自己的創(chuàng)造力來安裝這些東西。在這里學(xué)習(xí)使用 3D 打印機(jī)。

如果您決定使用我的設(shè)計文件并打印您的外殼，請確保您的主要穿孔板接近以下尺寸

可從此處下載用于 3D 打印的完整設(shè)計和 STL 文件。如果電路板與此處制作的電路板相似，那么您可以使用給定的 STL 文件直接 3D 打印您的外殼，或者您可以使用設(shè)計文件并根據(jù)您的電路板進(jìn)行修改。

讓我們從將用于霍爾傳感器模塊的 3D 打印小型外殼開始。打印外殼，將電路放入其中并通過提供的孔連接電線，然后將其安裝到您的車輛上，使霍爾傳感器靠近磁鐵，如下所示。

建議在為其設(shè)計外殼之前對主板進(jìn)行建模，以便我們可以確保它正確安裝，因為相信我，當(dāng)您長時間打印外殼 6 小時并且最終它不會時，這將是一場噩夢。不適合您的性能板。我的主要性能板的模型板如下所示。

現(xiàn)在設(shè)計主圍箱就很容易了。我將主箱設(shè)計成兩個文件，這樣箱子的一部分將容納電子設(shè)備，另一部分將使用夾具和螺栓永久固定在腳踏車上。這兩個部分可以很容易地固定在一起形成一個完整的外殼，然后在我們需要為鋰電池充電或處理電子設(shè)備時將其分開。?

外殼的第一部分設(shè)計和打印完成后，讓我們將所有組件放入其中，如下所示，它應(yīng)該看起來像這樣：

如您所見，盒子前面有兩個開口；一個用于USB，我們可以通過它為手機(jī)充電。另一個是微型 USB，我們可以使用它為鋰電池充電。

現(xiàn)在讓我們打印主外殼的第二部分并檢查它是否符合預(yù)期的第一部分。

一旦我們對零件感到滿意，我們就可以使用 C 型夾和一些螺母和螺栓安裝外殼的第二部分，如下所示：

現(xiàn)在讓我們使用上面討論的磁鐵和膠帶將電池連接到我們的主電路，并將其永久保存在我們的外殼內(nèi)。

這就對了！我們的硬件已準(zhǔn)備好進(jìn)行最終安裝。只需將霍爾傳感器模塊與主板連接并將活動外殼滑入固定外殼，即可開始使用。

工作說明：

確保您的鋰電池已充電后，只需使用撥動開關(guān)打開套件并打開您的 Android 應(yīng)用程序即可。如果一切順利，您應(yīng)該會看到下面的屏幕，它應(yīng)該顯示您的應(yīng)用程序已連接到藍(lán)牙模塊 HC-05，如下所示。請記住在打開應(yīng)用程序之前將您的藍(lán)牙模塊與手機(jī)配對。

現(xiàn)在只需駕駛您的車輛，您就會注意到速度表顯示了您車輛的當(dāng)前速度。?

代碼：?

/*Arduino Code for measuring speed of the Vechile using Hall Sensor
 ?* Coded by Circuitdigest.com
 ?* On 14-04-2017
 ?*/
?/*CONNECTION DETIALS
 ? * Arduino D11 -> RX of BT Module
 ? * Arduino D12 -> Tx of BT
 ? * Arduino D2 ?-> Hall sensor 3rd pin
 ? */
#include // import the serial library
SoftwareSerial Cycle_BT(11, 12); ?// RX, TX
 int ledpin=13; // led on D13 will show blink on / off
 int BluetoothData; // the data given from Computer
float radius_of_wheel = 0.33; ?//Measure the radius of your wheel and enter it here
 volatile byte rotation; // variale for interrupt fun must be volatile
 float timetaken,rpm,dtime;
 int v;
 unsigned long pevtime;
void setup()
 ?{
 ? ?Cycle_BT.begin(9600); //start the Bluetooth communication at 9600 baudrate
 ? ?//pinMode(ledpin,OUTPUT); //LED pin aoutput for debugging
 ? ?attachInterrupt(0, magnet_detect, RISING); //secound pin of arduino used as interrupt and magnet_detect will be called for each interrupt
 ? ?rotation = rpm = pevtime = 0; //Initialize all variable to zero
 ?}
 void loop()
 {
 ? /*To drop to zero if vehicle stopped*/
 ?if(millis()-dtime>1500) //no magnet found for 1500ms
 ?{
 ? rpm= v = 0; // make rpm and velocity as zero
 ? Cycle_BT.write(v);
 ? dtime=millis();
 ?}
 ?v = radius_of_wheel * rpm * 0.37699; //0.33 is the radius of the wheel in meter
 }
 void magnet_detect() //Called whenever a magnet is detected
 {
 ? rotation++;
 ? dtime=millis();
 ? if(rotation>=2)
 ? {
 ? ? timetaken = millis()-pevtime; //time in millisec for two rotations
 ? ? rpm=(1000/timetaken)*60; ? ?//formulae to calculate rpm
 ? ? pevtime = millis();
 ? ? rotation=0;
 ? ? Cycle_BT.write(v);
 ? ? //Cycle_BT.println("Magnet detected...."); //enable while testing the hardware
 ? }
 }

。

?