Ultrasonik sensorli interfeys bilan DIY raqamli masofani o'lchash: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bu yo'riqnomaning maqsadi - GreenPAK SLG46537 yordamida raqamli masofali sensorni loyihalash. Tizim ultratovush sensori bilan ishlash uchun ASM va GreenPAK tarkibidagi boshqa komponentlar yordamida yaratilgan.

Tizim bir martalik blokni boshqarishga mo'ljallangan bo'lib, u ultratovush sensori uchun kerakli kenglikdagi tetik pulsini hosil qiladi va qaytuvchi aks sado signalini (o'lchangan masofaga mutanosib) 8 masofali toifaga tasniflaydi.

Dizayn interfeysi raqamli masofali sensorni haydash uchun ishlatilishi mumkin, bu turli xil ilovalarda, masalan, to'xtash joylari, robototexnika, ogohlantirish tizimlari va boshqalar.

Quyida biz ultratovushli sensorli interfeys yordamida raqamli masofani o'lchashni yaratish uchun yechim qanday dasturlashtirilganligini tushunish uchun zarur bo'lgan qadamlarni tasvirlab berdik. Ammo, agar siz dasturlash natijasini olishni xohlasangiz, GreenPAK dasturini yuklab oling va tugallangan GreenPAK dizayn faylini ko'ring. GreenPAK Development Kit -ni kompyuteringizga ulang va ultratovushli sensorli interfeys yordamida raqamli masofani o'lchash dasturini bosing.

1 -qadam: Raqamli ultratovushli sensorli interfeys

Tayyorlangan tizim har 100 msda ultratovush sensoriga tetik pulslarini yuboradi. GreenPAK ichki komponentlari ASM bilan birgalikda sensordan qaytayotgan aks sado signalining tasnifini nazorat qiladi. ASM tomonidan ishlab chiqilgan 8 ta holat (0 dan 7 gacha bo'lgan holatlar) ultrasonik sensordan aks -sadoni tasniflash uchun, tizim takrorlanuvchi signalni kutar ekan, holatlar orqali takroriy o'tish texnikasidan foydalanadi. Shunday qilib, ASM shtatlar bo'ylab qancha uzoq bo'lsa, shunchalik kam LED yonadi.

Tizim har 100 msda (sekundiga 10 marta) o'lchashni davom ettirar ekan, sensor yordamida o'lchangan masofalarning o'sishi yoki kamayishini ko'rish oson bo'ladi.

2 -qadam: Ultrasonik masofa sensori

HC-SR04-bu ilovada ishlatiladigan sensor, u quyidagi 1-rasmda tasvirlangan.

Sensor eng chap pimdagi 5 V manbadan va eng o'ng pimdagi GND ulanishidan foydalanadi. Unda bitta kirish bor, bu tetik signali va bitta chiqish - bu aks sado signalidir. GreenPAK sensori uchun mos keladigan tetik pulsini ishlab chiqaradi (datchikning ma'lumotlar varag'i bo'yicha 10 us) va sensor tomonidan berilgan mos keladigan aks -impuls signalini (o'lchangan masofaga mutanosib) o'lchaydi.

Barcha mantiq GreenPAK ichida ASM, kechiktirish bloklari, hisoblagichlar, osilatorlar, D flipfloplar va bir martalik komponentlar yordamida o'rnatiladi. Komponentlar ultratovush sensori uchun zarur bo'lgan kirish tetik pulsini yaratish va keyingi bo'limlarda batafsil ko'rsatilgandek, masofa zonalariga o'lchangan masofaga mutanosib ravishda qaytariladigan aks -impuls tasniflash uchun ishlatiladi.

Loyiha uchun zarur bo'lgan ulanishlar 2 -rasmda ko'rsatilgan.

Sensor talab qiladigan kirish tetiği GreenPAK tomonidan ishlab chiqarilgan chiqishdir va sensorning echo chiqishi GreenPAK yordamida masofani o'lchash uchun ishlatiladi. Tizimning ichki signallari sensorni ishga tushirish uchun zarur pulsni ishlab chiqarish uchun bir martalik komponentni boshqaradi va qaytariladigan aks sado D-flip-floplar, mantiq bloklari (LUT va inverter) va hisoblagich bloklari yordamida tasniflanadi. 8 masofa zonasi. Oxirida D flip-floplari keyingi o'lchov bajarilgunga qadar chiqish LEDlarida tasnifni ushlab turadi (sekundiga 10 o'lchov).

3 -qadam: GreenPAK Designer yordamida amalga oshirish

Ushbu dizayn GreenPAK -ning davlat mashinasi imkoniyatlarini namoyish etadi. Taklif qilinayotgan davlat mashinasida sakkizta davlat borligi sababli, dastur uchun GreenPAK SLG46537 mos keladi. Mashina 3 -rasmda ko'rsatilgandek GreenPAK Designer dasturida ishlab chiqilgan va chiqish ta'riflari 4 -rasmdagi RAM diagrammasida o'rnatiladi.

Ilova uchun mo'ljallangan sxemaning to'liq diagrammasini 5 -rasmda ko'rish mumkin. Bloklar va ularning funksionalligi 5 -rasmdan keyin tasvirlangan.

3-rasmda, 4-rasmda va 5-rasmda ko'rinib turibdiki, tizim ketma-ket tartibda ishlashga mo'ljallangan bo'lib, ultrasonik masofa sensori uchun CTS2/DLY2 blokini bir martalik komponent sifatida ishlatadi. OSC1 CLK -dan 25 MGts soat bilan, PIN4 TRIG_OUT chiqishida signal ishlab chiqarish uchun. Bu bir martalik komponent har 100 msda CNT4/DLY4 hisoblagich bloki (OSC0 CLK/12 = 2kHz soat) bilan ishga tushadi va sensorni sekundiga 10 marta ishga tushiradi. Kechikishi o'lchangan masofaga mutanosib bo'lgan aks sado signali PIN2 ECHO kirishidan keladi. DFF4 va DFF4, CNT3/DLY3, LUT9 komponentlari ASM holatini kuzatish uchun kechikish hosil qiladi. 3 -rasm va 4 -rasmda ko'rinib turibdiki, tizim shtatlar bo'ylab qancha ko'p o'tsa, chiqishlar shunchalik kam bo'ladi.

Masofaviy zonalarning qadamlari 1,48 milodiy (echo signali) ni tashkil qiladi, bu 0,25 sm qadam bilan mutanosib, Formula 1da ko'rsatilgandek. Shunday qilib, bizda 25 sm qadamda 0 dan 2 m gacha bo'lgan 8 ta masofaviy zonalar mavjud. 1 -jadval.

4 -qadam: Natijalar

Dizaynni sinab ko'rish uchun dasturiy ta'minot tomonidan taqdim etilgan emulyatsiya vositasida ishlatiladigan konfiguratsiyani 6 -rasmda ko'rish mumkin. Emulyatsion dasturiy ta'minot pimlarining ulanishlarini undan keyin 2 -jadvalda ko'rish mumkin.

Emulyatsion testlar shuni ko'rsatadiki, dizayn ultratovush sensori bilan o'zaro aloqa qilish uchun interfeys tizimini taqdim etish orqali kutilganidek ishlaydi. GreenPAK tomonidan taqdim etilgan emulyatsiya vositasi chipni dasturlashsiz dizayn mantig'ini sinab ko'rish uchun ajoyib simulyatsiya vositasi va rivojlanish jarayonini birlashtirish uchun yaxshi muhitni ko'rsatdi.

O'chirish sinovlari nominal 5V kuchlanishli kuchlanish bilan ta'minlash uchun tashqi 5 V (muallif tomonidan ishlab chiqilgan va ishlab chiqilgan) manba yordamida amalga oshirildi. 7 -rasmda ishlatilgan tashqi manba ko'rsatilgan (020 V tashqi manba).

Devrenni sinab ko'rish uchun sensordan aks -sado chiqishi PIN2 kirishiga va tetikli kirish PIN4 ga ulangan. Ushbu ulanish yordamida biz 1 -jadvalda ko'rsatilgan masofalar diapazonlarining har biri uchun sxemani sinab ko'rishimiz mumkin edi va natijalar 8 -rasm, 9 -rasm, 10 -rasm, 11 -rasm, 12 -rasm, 13 -rasm, 14 -rasm, rasmda quyidagicha edi. 15 va 16 -rasm.

Natijalar shuni ko'rsatadiki, sxema kutilganidek ishlaydi va GreenPAK moduli ultrasonik masofa sensori interfeysi vazifasini bajaradi. Sinovlardan kelib chiqqan holda, ishlab chiqilgan sxema shtat mashinasi va ichki komponentlardan foydalangan holda kerakli tetik pulsini ishlab chiqarishi va qaytariladigan aks -sadoni belgilangan toifalarga (25 sm qadam bilan) tasniflashi mumkin edi. Bu o'lchovlar har 100 msda (sekundiga 10 marta) o'lchanadigan tizim yordamida amalga oshirildi, bu sxema uzluksiz masofani o'lchash dasturlari uchun yaxshi ishlashini ko'rsatdi, masalan, avtoturargohga yordamchi qurilmalar va boshqalar.

5 -qadam: mumkin bo'lgan qo'shimchalar

Loyihani yanada takomillashtirishni amalga oshirish uchun dizayner ultratovush sensori diapazonini qamrab oladigan masofani oshirishi mumkin (biz hozirda diapazonning yarmini 0 m dan 2 m gacha, to'liq diapazoni esa 0 m dan 4 m gacha)). Boshqa mumkin bo'lgan takomillashtirish - bu masofani o'lchagan echo pulsini BCD displeylarida yoki LCD displeylarida aks ettirish.

Xulosa

Sensorni boshqarish va uning aks -impulsli chiqishini talqin qilish uchun boshqaruv bloki sifatida GreenPAK moduli yordamida raqamli ultrasonik masofa sensori qo'llanmasida ko'rsatma berilgan. GreenPAK tizimni boshqarish uchun boshqa bir qancha ichki komponentlar bilan birgalikda ASMni ham amalga oshiradi.

GreenPAK dasturiy ta'minoti va ishlab chiqish taxtasi ishlab chiqish jarayonida tezkor prototiplash va simulyatsiya qilish uchun ajoyib vosita bo'lib chiqdi. GreenPAK -ning ichki resurslari, shu jumladan ASM, osilatorlar, mantiq va GPIO -lar ushbu dizayn uchun kerakli funktsiyalarni amalga oshirish uchun sozlash oson edi.