ESP32 ir IoT balstīta mikrokontrollera plate, ko var izmantot dažādu sensoru saskarnei, vadībai un nolasīšanai. PIR jeb kustības sensors ir viena no ierīcēm, ko varam saskarties ar ESP32, lai noteiktu objekta kustību kustības sensora diapazonā, izmantojot ESP32.
Pirms sākam ESP32 saskarni ar PIR sensoru, mums jāzina, kā darbojas pārtraukumi un kā tos nolasīt un apstrādāt ESP32. Tālāk mums ir jāsaprot kavējuma () un millis () funkciju pamatjēdziens ESP32 programmēšanā.
Detalizēti apspriedīsim PIR darbību ar ESP32.
Šeit ir šī raksta saturs:
1: Kas ir pārtraukumi
Lielākā daļa notikumu, kas notiek ESP32 programmēšanā, notiek secīgi, kas nozīmē koda izpildi pēc rindas. Lai apstrādātu un kontrolētu notikumus, kuriem nav jādarbojas secīgas koda izpildes laikā Pārtrauc tiek izmantoti.
Piemēram, ja mēs vēlamies izpildīt noteiktu uzdevumu, kad notiek kāds īpašs notikums vai tiek dots sprūda signāls uz mikrokontrollera digitālajām tapām, mēs izmantojam pārtraukumu.
Ar pārtraukumu mums nav nepārtraukti jāpārbauda ESP32 ievades tapas digitālais stāvoklis. Kad notiek pārtraukums, procesors aptur galveno programmu un tiek izsaukta jauna funkcija, kas pazīstama kā ISR ( Pārtraukt pakalpojuma rutīnu ). Šis ISR funkcija apstrādā pārtraukumus, kas radušies pēc tam, atgriezieties galvenajā programmā un sāciet to izpildīt. Viens no ISR piemēriem ir PIR kustības sensors kuras ģenerē pārtraukumu, tiklīdz tiek konstatēta kustība .
1.1: pārtrauc tapas ESP32
Ārēju vai aparatūras pārtraukumu var izraisīt jebkurš aparatūras modulis, piemēram, pieskāriena sensors vai spiedpoga. Pieskāriena pārtraukumi notiek, kad ESP32 tapās tiek konstatēts pieskāriens, vai arī GPIO pārtraukumu var izmantot, kad tiek nospiests taustiņš vai spiedpoga.
Šajā rakstā mēs aktivizēsim pārtraukumu, kad kustība tiks noteikta, izmantojot PIR sensoru ar ESP32.
Gandrīz visas GPIO tapas, izņemot 6 SPI integrētās tapas, kuras parasti tiek piegādātas 36 ESP32 plates tapu versiju nevar izmantot, lai pārtrauktu zvanu. Tātad, lai saņemtu ārējo pārtraukumu, ESP32 var izmantot purpursarkanā krāsā izceltās tapas:
Šis attēls ir no 30 kontaktu ESP32.
1.2: Pārtraukuma izsaukšana ESP32
Lai izmantotu pārtraukumu ESP32, mēs varam piezvanīt attachInterrupt() funkciju.
Šī funkcija pieņem šādus trīs argumentus:
-
- GPIO tapa
- Izpildāmā funkcija
- Režīms
1: GPIO pin ir pirmais arguments, ko sauc iekšpusē attachInterrupt() funkciju. Piemēram, lai izmantotu digitālo tapu 12 kā pārtraukuma avotu, mēs to varam saukt, izmantojot digitalPinToInterrupt(12) funkciju.
2: funkcija izpildāmā ir programma, kas tiek izpildīta katru reizi, kad pārtraukumu sasniedz vai aktivizē ārējs vai iekšējs avots. Tas var būt vai nu gaismas diodes mirgošana, vai ugunsgrēka trauksmes signāla pagriešana.
3: režīms ir trešais un pēdējais arguments, kas nepieciešams pārtraukuma funkcijai. Tajā ir aprakstīts, kad jāiedarbina pārtraukums. Var izmantot šādus režīmus:
-
- Zems: Iedarbiniet pārtraukumu katru reizi, kad definētā GPIO tapa ir zema.
- Augsts: Iedarbiniet pārtraukumu katru reizi, kad definētā GPIO tapa ir augsta.
- Mainīt: Aktivizējiet pārtraukumu katru reizi, kad GPIO tapa maina savu vērtību no augstas uz zemu vai otrādi.
- Krīt: Tas ir režīms, lai aktivizētu pārtraukumu, kad noteikta tapa sāk nokrist no augsta stāvokļa uz zemu.
- Pieaug: Tas ir režīms, lai aktivizētu pārtraukumu, kad noteikta tapa sāk pieaugt no zema stāvokļa uz augstu.
Šodien mēs izmantosim Pieaug režīms kā trešais arguments pārtraukuma funkcijai, kad PIR sensors konstatē pārtraukuma gaismas diode vai sensors iedegas, jo tas pāriet no zema stāvokļa uz augstu.
2: Taimeri ESP32 programmēšanā
Taimeriem mikrokontrolleru programmēšanā ir nozīmīga loma instrukciju izpildē noteiktam taimera periodam vai noteiktā laika instancē.
Divas galvenās funkcijas, ko parasti izmanto, lai aktivizētu izvadi, ir kavēšanās () un millis() . Atšķirība starp abiem kā funkcija delay() aptur pārējo programmu, tiklīdz tā sāk izpildīt, savukārt millis() darbojas noteikto laika periodu, pēc tam programma atgriežas pie galvenajām funkcijām.
Šeit mēs izmantosim LED ar PIR sensoru, un mēs nevēlamies to nepārtraukti spīdēt pēc pārtraukuma. Mēs izmantosim funkciju millis (), kas ļauj mums kādu noteiktu laiku to spīdēt un pēc tam atkal atgriezties pie sākotnējās programmas, tiklīdz šis laika zīmogs ir pagājis.
2.1: aizkaves() funkcija
delay() funkcija ir diezgan vienkārša, tai ir nepieciešams tikai viens arguments, kas ir jaunkundze neparakstīta gara datu tipa. Šis arguments apzīmē laiku milisekundēs, kurā vēlamies apturēt programmu, līdz tā pāriet uz nākamo rindiņu.
Piemēram, šī funkcija apturēs programmu 1 sek .
kavēšanās ( 1000 )
delay () ir sava veida bloķēšanas funkcija mikrokontrolleru programmēšanai. delay() bloķē pārējo koda izpildi, līdz šī konkrētā funkcija nav pabeigta. Ja mēs vēlamies izpildīt vairākas instrukcijas, mums vajadzētu izvairīties no aizkaves funkciju izmantošanas, tā vietā mēs varam izmantot millis vai ārējo taimera RTC moduļus.
2.2: millis() funkcija
Funkcija millis() atgriež milisekundes, kas pagājis kopš ESP32 plates sāka darboties pašreizējā programmā. Ierakstot dažas koda rindiņas, mēs varam viegli aprēķināt pašreizējo laiku jebkurā gadījumā, palaižot ESP32 kodu.
millis tiek plaši izmantots, ja mums ir jāpalaiž vairāki uzdevumi, nebloķējot pārējo kodu. Šeit ir funkcijas millis sintakse, ko izmanto, lai aprēķinātu, cik daudz laika pagājis, lai mēs varētu izpildīt konkrētu instrukciju.
ja ( pašreizējaisMillis - iepriekšējaisMillis > = intervāls ) {previousMillis = pašreizējaisMillis;
}
Šis kods atņem iepriekšējo millis () no pašreizējā millis (), ja atņemtais laiks ir vienāds ar intervālu, kurā tiks izpildīta konkrēta instrukcija. Pieņemsim, ka vēlamies mirgot LED 10 s. Pēc katrām 5 minūtēm laika intervālu varam iestatīt vienādu ar 5 minūtēm (300000ms). Kods pārbaudīs intervālu katru reizi, kad kods tiks palaists, un, tiklīdz tas tiks sasniegts, tas mirgos LED 10 sek.
Piezīme: Šeit mēs izmantosim funkciju millis () ESP32 savienošanai ar PIR sensoru. Galvenais iemesls, kāpēc tiek izmantota Milli, nevis kavēšanās, ir tas, ka funkcija millis () nebloķē kodu, kā to darīja funkcija delay (). Tātad, tiklīdz PIR konstatē kustību, tiks ģenerēts pārtraukums. Izmantojot pārtraukuma funkciju millis(), gaismas diode tiks iedarbināta uz noteiktu laiku pēc tam, ja kustība tiek apturēta, funkcija millis() tiks atiestatīta un gaidīs nākamo pārtraukumu.
Gadījumā, ja mēs izmantojām funkciju delay (), tas pilnībā bloķēs kodu un ESP32 nenolasīs visus izraisītos pārtraukumus, kā rezultātā projekts neizdosies.
3: PIR sensora saskarne ar ESP32
Šeit mēs izmantosim funkciju millis () Arduino IDE kodā, jo mēs vēlamies iedarbināt LED katru reizi, kad PIR sensors nosaka kustību. Šī gaismas diode degs noteiktu laiku, pēc tam atgriezīsies normālā stāvoklī.
Šeit ir saraksts ar komponentiem, kas mums būs nepieciešami:
-
- ESP32 izstrādes plate
- PIR kustības sensors (HC-SR501)
- LED
- 330 omu rezistors
- Savienojošie vadi
- Maizes dēlis
Shematisks PIR sensoram ar ESP32:
ESP32 kontaktu savienojumi ar PIR sensoru ir:
| ESP32 | PIR sensors |
| nāc | Vcc |
| GPIO13 | ĀRĀ |
| GND | GND |
3.1: PIR kustības sensors (HC-SR501)
PIR ir akronīms vārdam pasīvais infrasarkanais sensors . Tas izmanto piroelektrisko sensoru pāri, kas nosaka siltumu apkārtnē. Abi šie piroelektriskie sensori atrodas viens pēc otra, un, kad objekts nonāk to diapazonā, siltumenerģijas izmaiņas vai signāla atšķirība starp abiem šiem sensoriem izraisa PIR sensora izvadi LOW. Kad PIR izejas tapa kļūst LOW, mēs varam iestatīt konkrētu izpildes instrukciju.
Tālāk ir norādītas PIR sensora īpašības:
-
- Jutību var iestatīt atkarībā no projekta atrašanās vietas (piemēram, peles vai lapu kustības uztveršana).
- PIR sensoru var iestatīt, cik ilgi tas uztver objektu.
- Plaši izmanto mājas drošības signalizācijās un citās siltuma noteikšanas lietojumprogrammās.
3.2: spraudnis HC-SR501
PIR HC-SR501 ir aprīkots ar trim tapām. Divas no tām ir barošanas tapas Vcc un GND, un viena ir sprūda signāla izejas tapa.
Tālāk ir sniegts PIR sensora tapu apraksts:
| Piespraust | Vārds | Apraksts |
| 1 | Vcc | Sensora ievades tapa Pievienojiet ESP32 Vin Pin |
| divi | ĀRĀ | Sensora izvade |
| 3 | GND | Sensors GND |
3.3: kods
Tagad, lai ieprogrammētu ESP32, ierakstiet norādīto kodu Arduino IDE redaktorā un augšupielādējiet to ESP32.
#define timeSeconds 10const int led = 4 ; /* GPIO PIN 4 definēts priekš LED */
const int PIR_Out = 13 ; /* GPIO tapa 13 priekš PIR ārā */
neparakstīts garš Pašreizējais_laiks = milič ( ) ; /* definēts mainīgais priekš saglabājot millis vērtības */
neparakstīts garš Iepriekšējais_Trig = 0 ;
Būla sākuma_laiks = viltus ;
spēkā neesošs IRAM_ATTR nosaka kustību ( ) { /* pārbaudīt priekš kustība */
Serial.println ( 'KUSTĪBA KONSTATĒTA' ) ;
digitalWrite ( vadīja, AUGSTS ) ; /* IESLĒGT LED ja nosacījums ir taisnība */
Sākuma_laiks = taisnība ;
Iepriekšējais_Trigs = milič ( ) ;
}
tukša iestatīšana ( ) {
Sērija.sākt ( 115200 ) ; /* pārraides ātrumu priekš seriālā komunikācija */
pinMode ( PIR_Out, INPUT_PULLUP ) ; /* Noteikts PIR kustības sensora režīms */
/* PIR ir konfigurēts iekšā RISING režīms, komplekts kustības sensora tapa kā izvade */
pievienot Interrupt ( digitalPinToInterrupt ( PIR_Out ) , nosakaKustības, PĀCELŠANĀS ) ;
pinMode ( led, OUTPUT ) ; /* komplekts LED uz LOW */
digitalWrite ( vadīja, LOW ) ;
}
tukša cilpa ( ) {
Pašreizējais_laiks = milič ( ) ; /* uzglabāt strāvu laiks */
ja ( Sākuma_laiks && ( Pašreizējais_laiks — Iepriekšējais_Trigs > ( laiksSekundes * 1000 ) ) ) { /* Laika intervāls pēc kuras LED izslēgsies */
Serial.println ( 'KUSTĪBA PĀRTRAUKTA' ) ; /* Drukā kustība apturēta ja kustība nav konstatēta */
digitalWrite ( vadīja, LOW ) ; /* Iestatiet LED uz LOW ja nosacījums ir viltus */
Sākuma_laiks = viltus ;
}
}
Kods sākās, definējot GPIO tapas LED un PIR izvadei. Tālāk mēs izveidojām trīs dažādus mainīgos, kas palīdzēs ieslēgt LED, kad tiek noteikta kustība.
Šie trīs mainīgie ir Pašreizējais_laiks, Iepriekšējais_Trigs, un Sākuma_laiks. Šie mainīgie saglabās pašreizējo laiku, laiku, kurā tiek noteikta kustība, un taimeri pēc kustības noteikšanas.
Vispirms iestatīšanas daļā mēs definējām saziņas seriālo bodu ātrumu. Nākamā lietošana pinMode() iestatiet PIR kustības sensoru kā INPUT PULLUP. Lai iestatītu PIR pārtraukumu attachInterrupt() ir aprakstīts. GPIO 13 ir aprakstīts, lai noteiktu kustību RISING režīmā.
Tālāk koda cilpas () daļā, izmantojot funkciju millis () mēs ieslēdzām un IZSLĒGĀM LED, kad tika sasniegts sprūda.
3.4: izvade
Izvades sadaļā mēs redzam, ka objekts atrodas ārpus PIR sensora diapazona, tāpēc LED ir pagriezts IZSLĒGTS .
Tagad PIR sensora gaismas diode noteiks kustību IESL priekš 10 sek pēc tam, ja kustība netiek konstatēta, tā paliks IZSLĒGTS līdz tiek saņemts nākamais trigeris.
Sekojošo izvadi parāda Arduino IDE sērijas monitors.
Secinājums
PIR sensors ar ESP32 var palīdzēt noteikt objektu kustību, kas šķērso tā diapazonu. Izmantojot pārtraukuma funkciju ESP32 programmēšanā, mēs varam izraisīt atbildi uz noteiktu GPIO tapu. Kad tiek konstatētas izmaiņas, tiks aktivizēta pārtraukšanas funkcija un ieslēgsies gaismas diode.