Ultrasonik Sensor Arayüzü ilə DIY Rəqəmsal Məsafə Ölçümü: 5 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu Təlimatın məqsədi GreenPAK SLG46537 istifadə edərək rəqəmsal məsafə sensoru dizayn etməkdir. Sistem, ultrasəs sensoru ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün ASM və GreenPAK -dakı digər komponentlərdən istifadə etməklə hazırlanmışdır.

Sistem, bir vuruşlu bloku idarə etmək üçün hazırlanmışdır ki, bu da ultrasəs sensoru üçün lazım olan genişliyə malik tetikleyici nəbzi yaradacaq və geri dönən əks-sədanı (ölçülmüş məsafəyə mütənasib olaraq) 8 məsafə kateqoriyasına təsnif edəcək.

Dizayn edilmiş interfeys, park yardım sistemləri, robotlar, xəbərdarlıq sistemləri və s.

Aşağıda, ultrasəs sensoru interfeysi ilə rəqəmsal məsafə ölçümü yaratmaq üçün həllin necə proqramlaşdırıldığını anlamaq üçün lazım olan addımları təsvir etdik. Ancaq proqramlaşdırmanın nəticəsini əldə etmək istəyirsinizsə, artıq tamamlanmış GreenPAK Dizayn Faylına baxmaq üçün GreenPAK proqramını yükləyin. GreenPAK İnkişaf Kitini kompüterinizə qoşun və ultrasəs sensoru interfeysi ilə rəqəmsal məsafə ölçməsini yaratmaq üçün proqramı vurun.

Addım 1: Rəqəmsal Ultrasonik Sensorlu İnterfeys

Hazırlanan sistem, hər 100 ms -də ultrasəs sensoruna tətik pulsları göndərir. GreenPAK daxili komponentləri, ASM ilə birlikdə, sensordan qayıdan əks -səda siqnalının təsnifatına nəzarət edir. Dizayn edilmiş ASM, sistemin yankılanan siqnalı gözlədiyi kimi vəziyyətlərdən təkrar -təkrar keçmə texnikasından istifadə edərək ultrasəs sensöründən yankını təsnif etmək üçün 8 vəziyyəti (0 -dan 7 -yə qədər) istifadə edir. Bu şəkildə, ASM əyalətləri keçdikcə daha az LED yanır.

Sistem hər 100 ms -də (saniyədə 10 dəfə) ölçməyə davam etdikcə, sensorla ölçülən məsafələrdə artım və ya azalma görmək asanlaşır.

Addım 2: Ultrasonik Məsafə Sensoru

Bu tətbiqdə istifadə ediləcək sensor aşağıdakı Şəkil 1-də göstərilmiş HC-SR04-dür.

Sensor ən soldakı pində 5 V mənbəyi və sağdakı pində GND bağlantısı istifadə edir. Tətik siqnalı olan bir girişə və yankı siqnalı olan bir çıxışa malikdir. GreenPAK, sensor üçün uyğun bir tetikleyici nəbz yaradır (sensorun məlumat cədvəlinə görə 10 ABŞ) və sensor tərəfindən təmin edilən müvafiq əks -səpkili siqnalını (ölçülmüş məsafəyə mütənasib olaraq) ölçür.

Bütün məntiq, ASM, gecikmə blokları, sayğaclar, osilatorlar, D flipflops və tək vuruşlu komponentlərdən istifadə edərək GreenPAK daxilində qurulur. Komponentlər, ultrasəs sensoru üçün lazım olan giriş tetikleyici nəbzini yaratmaq və geri dönən əks -səpmə pulsunu sonrakı hissələrdə detallandığı kimi məsafə zonalarına nisbətlə təsnif etmək üçün istifadə olunur.

Layihə üçün lazım olan əlaqələr Şəkil 2 -də göstərilmişdir.

Sensor tərəfindən tələb olunan giriş tetikleyicisi GreenPAK tərəfindən yaradılan bir çıxışdır və sensorun əks -sədası GreenPAK tərəfindən məsafəni ölçmək üçün istifadə olunur. Sistemin daxili siqnalları sensoru işə salmaq üçün lazım olan nəbzi yaratmaq üçün tək vuruşlu bir komponenti idarə edəcək və geri dönən əks-sədalar D flip-flopları, məntiq blokları (LUT və inverter) və sayğac blokundan istifadə edərək təsnif ediləcək. 8 məsafə zonası. Nəhayət D flip-flopları, növbəti tədbir görülənə qədər çıxış LED-lərində təsnifatı saxlayacaq (saniyədə 10 ölçü).

Addım 3: GreenPAK Designer ilə həyata keçirilmə

Bu dizayn GreenPAK -ın dövlət maşın funksiyasını nümayiş etdirəcək. Təklif olunan dövlət maşınının içərisində səkkiz dövlət olduğundan, GreenPAK SLG46537 tətbiq üçün uyğundur. Maşın, Şəkil 3 -də göstərildiyi kimi GreenPAK Designer proqramında hazırlanmışdır və çıxış tərifləri Şəkil 4 -ün RAM diaqramında qurulmuşdur.

Tətbiq üçün hazırlanmış dövrənin tam diaqramını Şəkil 5 -də görmək olar. Bloklar və onların funksiyaları Şəkil 5 -dən sonra təsvir edilmişdir.

Şəkil 3, Şəkil 4 və Şəkil 5-də göründüyü kimi, sistem CNT2/DLY2 blokunu tək vuruşlu bir komponent olaraq birlikdə istifadə edərək, ultrasəs məsafə sensoru üçün 10 usta tetikleyici bir nəbz yaratmaq üçün ardıcıl vəziyyətdə işləmək üçün hazırlanmışdır. PIN4 TRIG_OUT çıxışında siqnal yaratmaq üçün OSC1 CLK -dən 25 MHz saat ilə. Bu bir vuruşlu komponent, hər 100 msdə CNT4/DLY4 sayğac bloku (OSC0 CLK/12 = 2kHz saat) tərəfindən tetiklenir və sensoru saniyədə 10 dəfə işə salır. Gecikmə müddəti ölçülən məsafə ilə mütənasib olan eko siqnalı PIN2 ECHO girişindən gəlir. DFF4 və DFF4, CNT3/DLY3, LUT9 komponentləri, ASM vəziyyətlərini izləmək üçün gecikmə yaradır. Şəkil 3 və Şəkil 4 -də göründüyü kimi, sistem vəziyyətləri nə qədər çox keçərsə, daha az çıxış tetiklenir.

Məsafə zonalarının addımları, Formula 1 -də göstərildiyi kimi, 0.25 sm artımlarla mütənasib olan 1.48 ms (əks -siqnal) təşkil edir. Beləliklə, 25 sm addımlarla 0 -dan 2 m -ə qədər olan 8 məsafə zonasına sahibik. Cədvəl 1.

Addım 4: Nəticələr

Dizaynı sınamaq üçün proqram təmin etdiyi emulyasiya alətində istifadə olunan konfiqurasiyanı Şəkil 6 -da görmək olar. Emulyasiya proqramının pinlərindəki əlaqələri bundan sonra Cədvəl 2 -də görmək olar.

Emulyasiya testləri, dizaynın ultrasəs sensoru ilə qarşılıqlı əlaqə qurmaq üçün bir interfeys sistemi təmin etməklə gözlənildiyi kimi işlədiyini göstərir. GreenPAK -ın təqdim etdiyi emulyasiya vasitəsi, çipi proqramlaşdırmadan dizayn məntiqini sınamaq üçün böyük bir simulyasiya vasitəsi və inkişaf prosesini birləşdirmək üçün yaxşı bir mühit olduğunu sübut etdi.

Dövrə testləri, nominal sensor gərginliyini təmin etmək üçün xarici 5 V mənbədən (müəllif tərəfindən də hazırlanmış və hazırlanmışdır) istifadə edilmişdir. Şəkil 7 istifadə olunan xarici mənbəni göstərir (020 V xarici qaynaq).

Dövrəni yoxlamaq üçün sensordan yankı çıxışı PIN2 girişinə və tətik girişi PIN4 -ə qoşuldu. Bu əlaqə ilə, Cədvəl 1 -də göstərilən məsafə aralığının hər biri üçün dövrəni sınaya bilərik və nəticələr Şəkil 8, Şəkil 9, Şəkil 10, Şəkil 11, Şəkil 12, Şəkil 13, Şəkil 14, Şəkildə göstərilmişdir. 15 və Şəkil 16.

Nəticələr, dövrənin gözlənildiyi kimi işlədiyini sübut edir və GreenPAK modulu ultrasəs məsafə sensoru üçün interfeys rolunu oynaya bilər. Testlərdən başlayaraq, hazırlanan dövrə lazımi tətik nəbzini yaratmaq və geri dönən əks -səda gecikməsini göstərilən kateqoriyalara (25 sm addımlarla) təsnif etmək üçün dövlət maşını və daxili komponentlərdən istifadə edə bilər. Bu ölçmələr, hər 100 ms (saniyədə 10 dəfə) ölçülən sistem vasitəsi ilə edildi, bu da dövrənin avtomobil dayanacağına köməkçi qurğular və sair kimi davamlı məsafə ölçmə tətbiqləri üçün yaxşı işlədiyini göstərir.

Addım 5: Mümkün əlavələr

Layihədə daha da inkişaf etdirmək üçün dizayner bütün ultrasəs sensorlar aralığını əhatə etmək üçün məsafəni artıra bilər (hal -hazırda aralığın yarısını 0 m -dən 2 m -ə qədər təsnif edə bilərik və tam diapazonu 0 m -dən 4 m -ə qədərdir)). Başqa bir mümkün inkişaf BCD ekranlarında və ya LCD ekranlarda göstəriləcək məsafə ölçülmüş əks -sədasını çevirməkdir.

Nəticə

Bu Təlimat kitabçasında, sensoru idarə etmək və əks -səda nəbzi çıxışını şərh etmək üçün idarəetmə vahidi kimi GreenPAK modulundan istifadə edərək rəqəmsal ultrasəs məsafə sensoru tətbiq edilmişdir. GreenPAK sistemi idarə etmək üçün bir neçə digər daxili komponentlə birlikdə bir ASM tətbiq edir.

GreenPAK inkişaf proqramı və inkişaf etdirmə lövhəsi, inkişaf prosesində sürətli prototip və simulyasiya üçün əla vasitə olduğunu sübut etdi. ASM, osilatörler, məntiq və GPIO -lar daxil olmaqla GreenPAK -ın daxili qaynaqları bu dizayn üçün istədiyiniz funksiyanı həyata keçirmək üçün konfiqurasiya etmək asandır.