【 아두이노 센서#23】 HC-SR04 초음파 센서 경보회로2 with i2c LCD

【 아두이노 센서#23】 HC-SR04 초음파센서 경보회로2 with i2c LCD

 지난시간 초음파 센서로 접근 경보회로를 구성하면서 LCD(16by02)에 표시하는 실습을 진행해 보았다. 하지만 LCD 핀을 일일이 연결해서 사용하는 것은 번거로움이 있고, 만약 아두이노에 추가적으로 여러가지 부품을 더 연결할 경우 포트에도 여유가 없게 된다. 이럴경우 가장 좋은 해결책은 LCD를 I2C 통신 타입으로 사용하면 쉽게 해결이 된다. I2C 타입 LCD는 온도센서와 습도센서를 다룰 때도 사용을 하였기에, 크게 어렵지 않을 것이다. 다만, I2C 통신에 대한 이해가 필요하다면 아래 선수 학습에서 참고하기 바란다. 

▶ 선수 학습 :

  1. I2C (Inter Integrated Circuit) 통신 ☜ 강좌보기클릭

  2. I2C LCD로 TMP36 온도센서값 출력하기#3 ☜ 강좌보기클릭

  3. 초음파 센서 경보회로 with LCD    ☜ 강좌보기클릭

▶ 실습에 사용되는 부품 자료 ( HC-SR04 ) 

▶ 실습 목표 :  

1. 초음파 신호의 반사된 시간을 이용해서 물체까지의 거리값을 계산할 수 있다.

2. 물체가 일정거리(40cm) 이하로 감지가 되면 경보음과 함께 LED가 깜빡이게 하고, 가까울 수록 점점 더 빠르게 반응 하도록 프로그래밍 한다. 

3. 하나의 포트로 LED와 스피커(부저) 두 가지를 작동시키게 되면, 출력이 약하여 LED 혹은 스피커 작동이 약할 수 있다. 따라서 LED와 스피커를 분리하여 연결 (포트 추가 필요) 

4. LCD로 거리값을 출력하되, I2C통신 모듈이 달려있는 LCD를 사용함으로 연결 및 사용의 번거로움을 줄이고 아두이노 포트에 여유를 가져 올 수 있다. 

▶ 실습 회로도면 :

  (이미지 클릭하면 확대 가능)

 ※ 위 회로에서 LED와 아두이노 9번 단자 사이에 100옴~330옴 사이 값 아무값의 저항을 하나를  기본적으로 넣어 주면 좋습니다. 

 아래 영상에 사용된 부저 모듈은 아래 이미지와 같은 3핀 모듈인데요, VCC핀은 +쪽에 ,  GND는 GND에 각각 연결하고,  I/O(신호) 단자를 아두이노의 8번 핀에 연결시켜 주면 됩니다. 이렇게 전원이 따로 분리된 모듈을 사용하면 출력이 좀 더 커지게 되는데요,   그런데, 사실상 아주 큰 소리는 나지는 않으니 참고하세요.

   능동형 부저 :  동작전압(Operating Voltage) : 3.3~5V

※ 아두이노 포트의 작은 출력으로 소리와 함께 LED를 작동 시키기 때문에, 기본적으로 소리가 작게 날 수 있으며, 스피커는 와트(w) 수가 작은 것을 사용해야 들을 수 있다. 또한 진동판을 전류로 울려서 소리를 내는 방식의 스피커 보다는 피에조 타입의(압전) 스피커를 사용하는 것이 좋다.  

▶ 실습 절차  : 

1.    위 회로 연결도를 참고하여 부품들을 연결한다

2.    초음파 센서의 거리 값을 16x2 LCD로 표시하라

3.    LCD에 ‘거리값’을 표시 할 경우 큰 수치에서 작은 수치로 줄어들어 이전 수치값이 남아 있어 값을 읽을 때 혼란스러운 현상이 일어난다. 이럴경우 몇가지 방법이 있으나, 간단한 방법은, 임의의 공백을 적당한(2~10) 딜레이(값)와 함께 사용하면 해결할 수 있다.

4.    실제 거리와 유사한지 비교해본다

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/*  초음파 센서를 사용한 거리값을 i2c 타입 LCD에 출력하기 */

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16,2);

int distance;

int alertLED=9; 

int alertBuzz=8; 

int triggerPin = 7;

int echoPin = 6;

void setup( )  {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(alertLED, OUTPUT);    // 경보용 LED포트를 출력으로 설정

  pinMode(alertBuzz, OUTPUT);    // 경보용 Buzzer를 출력으로 설정

  pinMode(triggerPin, OUTPUT);  // 트리거 핀을 출력으로 설정

  pinMode(echoPin, INPUT);      // 에코 핀을 입력으로 설정

  lcd.begin();

  lcd.clear();

}

void loop( ) {

  // 트리거 핀으로 10 us의 펄스를 발생

  digitalWrite(triggerPin, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(triggerPin, LOW);

  //에코 핀 입력으로부터 거리를 cm 단위로 계산

  distance = pulseIn(echoPin, HIGH) / 58;

  distance = distance>100? 100:distance;

  lcd.setCursor(0,0);

  lcd.print("UltraSonic Ruler");

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print("distance :");

  lcd.print(distance);

  lcd.print("cm   ");

  if (distance < 40) {    

    digitalWrite(alertLED,HIGH);

    digitalWrite(alertBuzz,HIGH);

    delay(10);

    digitalWrite(alertLED,LOW);

    digitalWrite(alertBuzz,LOW);

    delay(distance); 

  }

  Serial.println(String(distance)+"(cm)");

  delay(50);

 }

}

▶ 실행영상:  

(전체화면 보기로 보세요)

▶ 아두이노 파일(다운) :

Ultrasonic_buzzer_i2cLCD.ino

【 LCD관련 에러나 동작이 안 될 때 】

 LCD관련한 라이브러리 에러나 코드 에러에 대한 안내를 드립니다.  

 크게 아래와 같은 두 가지 형태를 보이는데요, 

▶ 1. 코드를 실행하기전 LiquidCrystal_I2C.h: No such file or directory 에러라고 뜨는 경우!

 이때는 LCD 헤더파일이 설치가 되어 있지 않았을 경우입니다.  아예 관련 라이브러리(해더 파일)가 설치 되지 않은 경우입니다. 

해결법은 바로 아래에 첨부한 라이브러리를 다운받아 압축을 풀지 말고 라이브러리 관리 메뉴에서  .zip 라이브러리 추가 메뉴를 이용해서 추가해주세요.

경로 :  아두이노IDE >  스케치 》 라이브러리 포함하기 》 .zip 라이브러리 추가... 》 "다운받은 라이브러리파일 선택"

▶ 2. 또 한가지 LCD관련 에러는 ,  no matching function for call to ‘LiquidCrystal_I2C::begin();   라고 뜨는 경우!

 라이브러리 파일도 똑같은 이름이지만, 제공자에 따라 내부코드가 다른 라이브러리인 경우가 종종 있어요.  그래서 만약 제가 실험에서 사용한 라이브러리가 아닌,  같은 이름이지만 다른 라이브러리를 사용할 경우 위와 같은 에러 표시를 낼 수 있습니다.    라이브러리는 분명 설치되어 있지만 그래서 프로그램이 인지는 하는데, 코드에서 사용한 함수 적용이 되지 않을 때 이런 에러를 띄우게 됩니다.    그럼, 해결책은 실험에 사용한(적용한) 그 라이브러리를 다시 설치해 주어야 하는데요,   이 때 중요한 것은 아두이노에서는 똑 같은 이름의 라이브러리가 두 개 설치될 경우 또다른 중복에러를 띄우게 됩니다.   그러니 잘 못 설치된 라이브러리는 찾아서 반드시 삭제하거나,  다른이름으로 임시 변경해 놓거나,  나중에 다른 프로그램에서 사용해야 할 경우를 대비해서 압축해 놓고 원본은 지워 놓으면 됩니다. 

 그럼 기존 라이브러리를 찾아서 삭제를 하거나 하려면 설치된 라이브러리를 찾아야 겠죠? 

찾는 위치는 보통 아래 두 곳입니다.  (윈도우10 기준이며, 윈도우7도 비슷한 위치) 

두 곳으로 나뉘어 설치되는 이유는 아두이노 IDE의 "라이브러리 관리 메니저" 창을 통해 검색으로 설치되는 기본위치가 있고(아두이노 설치된 경로),   '.zip 라이브러리' 추가로 설치되는 위치가(도큐멘트 문서 저장영역-Doucuments) 따로 있어서 그렇습니다. 

< .zip 라이브러리 추가 메뉴에서 추가한 라이브러리 설치 위치 >

 1. C:\Users\유저-이름\Documents\Arduino\libraries    

 <라이브러리 관리 메뉴창에서 라이브러리 직접 검색으로 설치된 라이브러리 위치 >

 2. C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries

위 두 곳에서 찾아서 삭제를 하세요.   (그냥, 폴더 째로 삭제하면 됩니다.)

 그리고 아래 첨부하는 라이브러리를 다운받아  압축파일 그대로 .zip 라이브러리 추가 메뉴로 추가해 주세요. 

만약, 압축파일 그대로 추가할 때 에러가 난다면,  앞축을 풀고  xxxxx.h 가 있는 폴더만 "C:\Users\유저-이름\Documents\Arduino\libraries" 경로에 붙여넣기 하면 됩니다.    이때 아두이노 스케치 IDE는 모두 닫고 재실행 해야 적용 됩니다.

 본 예제에서 사용한 라이브러리 다운로드 받기 :

Arduino-LiquidCrystal-I2C-library-master.zip

  ※ 중요! : 여기에서 제시된 코드로 작성할 경우 반드이 이 라이브러리로 설치하셔야 합니다.   만약, 여러분의 PC에 똑 같은 이름의 라이브러리가 있을 경우 반드시 삭제를 하거나 압축해서 백업을 해 놓으면 충돌이 일어나지 않습니다.!!!