Upimaji wa Umbali wa Dijitali ya DIY na Kiolesura cha Sensorer ya Ultrasonic: Hatua 5

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Lengo la Agizo hili ni kuunda sensa ya umbali wa dijiti kwa msaada wa GreenPAK SLG46537. Mfumo umeundwa kwa kutumia ASM na vifaa vingine ndani ya GreenPAK ili kuingiliana na sensor ya ultrasonic.

Mfumo umeundwa kudhibiti kizuizi cha risasi-moja, ambayo itazalisha kunde ya kichocheo na upana unaohitajika kwa sensor ya ultrasonic na kuainisha ishara ya kurudi ya echo (sawia na umbali uliopimwa) katika vikundi vya umbali wa 8.

Muundo ulioundwa unaweza kutumiwa kuendesha sensa ya umbali wa dijiti kutumiwa katika anuwai ya matumizi, kama mifumo ya kusaidia maegesho, roboti, mifumo ya onyo, n.k.

Hapo chini tulielezea hatua zinazohitajika kuelewa jinsi suluhisho limepangwa kuunda kipimo cha umbali wa dijiti na kiolesura cha sensa ya ultrasonic. Walakini, ikiwa unataka tu kupata matokeo ya programu, pakua programu ya GreenPAK ili kuona Faili ya Ubunifu wa GreenPAK iliyokamilishwa tayari. Chomeka GreenPAK Development Kit kwenye kompyuta yako na hit program ili kuunda kipimo cha umbali wa dijiti na kiwambo cha sensa ya ultrasonic.

Hatua ya 1: Muunganisho na Sura ya Ultrasonic ya dijiti

Mfumo uliobuniwa hutuma kunde za kuchochea kwa sensor ya ultrasonic kila 100 ms. Vipengele vya ndani vya GreenPAK, pamoja na ASM, vinasimamia uainishaji wa ishara ya kurudi ya echo kutoka kwa sensor. ASM iliyoundwa hutumia majimbo 8 (inasema 0 hadi 7) kuainisha mwangwi kutoka kwa sensa ya ultrasonic kwa kutumia mbinu ya mabadiliko ya hali kupitia majimbo wakati mfumo unasubiri ishara iliyopewa kichwa. Kwa njia hii, kadiri ASM inavyopitia majimbo, taa chache za LED huangaza.

Mfumo unapoendelea kupima kila ms 100 (mara 10 kwa sekunde) inakuwa rahisi kuona kuongezeka au kupungua kwa umbali uliopimwa na sensor.

Hatua ya 2: Sensor ya Umbali wa Ultrasonic

Sensor ya kutumika kwenye programu hii ni HC-SR04, ambayo inaonyeshwa na Kielelezo 1 kinachofuata.

Sensor hutumia chanzo cha 5 V kwenye pini ya kushoto zaidi na unganisho la GND kwenye pini ya kulia. Ina pembejeo moja, ambayo ni ishara ya kuchochea, na pato moja, ambayo ni ishara ya mwangwi. GreenPAK hutengeneza mapigo yanayofaa ya sensa (10 sisi kulingana na data ya kihisi) na hupima ishara inayofanana ya mapigo ya mwendo (sawia na umbali uliopimwa) iliyotolewa na kihisi.

Mantiki yote imewekwa ndani ya GreenPAK kwa kutumia ASM, vizuizi vya kuchelewesha, kaunta, oscillators, flipflops za D na vifaa vya risasi moja. Vipengele hutumiwa kutengeneza kipigo cha pembejeo kinachohitajika kwa sensorer ya ultrasonic na kuainisha kurudi kwa mwendo wa mwendo sawia na umbali uliopimwa katika maeneo ya umbali kama ilivyoelezewa katika sehemu zifuatazo.

Uunganisho unaohitajika kwa mradi umeonyeshwa kwenye Kielelezo 2.

Kichocheo cha pembejeo kilichoombwa na sensa ni pato linalotokana na GreenPAK, na pato la kihisio cha sensor hutumiwa kupima umbali na GreenPAK. Ishara za ndani za mfumo zitaendesha sehemu ya risasi moja ili kutoa kunde inayohitajika ili kuchochea sensorer na mwangwi unaorudi utaainishwa, kwa kutumia D flip-flops, block logic (LUT na inverter), na block counter, ndani ya kanda 8 za umbali. Flip-flops mwishoni zitashikilia uainishaji kwenye LED za pato hadi hatua inayofuata ifanyike (hatua 10 kwa sekunde).

Hatua ya 3: Utambuzi na Mbuni wa GreenPAK

Ubunifu huu utaonyesha utendaji wa mashine ya serikali ya GreenPAK. Kwa kuwa kuna majimbo manane ndani ya mashine iliyopendekezwa ya serikali, GreenPAK SLG46537 inafaa kwa programu hiyo. Mashine hiyo iliundwa kwenye programu ya GreenPAK Designer kama inavyoonekana kwenye Kielelezo 3, na ufafanuzi wa matokeo umewekwa kwenye mchoro wa RAM wa Kielelezo 4.

Mchoro kamili wa mzunguko iliyoundwa kwa matumizi unaweza kuonekana kwenye Mchoro 5. Vitalu na utendaji wao umeelezewa baada ya Kielelezo 5.

Kama inavyoonekana kwenye Kielelezo 3, Kielelezo 4 na Kielelezo 5, mfumo umeundwa kufanya kazi kwa mpangilio wa hali-mfululizo ili kutoa kipigo cha 10 cha kichocheo cha sensa ya umbali wa ultrasonic, ikitumia block ya CNT2 / DLY2 kama sehemu moja ya risasi pamoja na saa 25 MHz kutoka OSC1 CLK, kutoa ishara kwenye pato la PIN4 TRIG_OUT. Sehemu hii ya risasi moja inasababishwa na kizuizi cha kaunta cha CNT4 / DLY4 (OSC0 CLK / 12 = 2kHz saa) kila ms 100, na kuchochea sensor mara 10 kwa sekunde. Ishara ya mwangwi, ambayo latency yake ni sawa na umbali uliopimwa, hutoka kwa pembejeo ya PIN2 ECHO. Seti ya vifaa DFF4 na DFF4, CNT3 / DLY3, LUT9 huunda bakia kufuata majimbo ya ASM. Kama inavyoonekana katika Kielelezo 3 na Kielelezo 4, kadri mfumo unavyopita kati ya majimbo, matokeo machache husababishwa.

Hatua za maeneo ya umbali ni za 1.48 ms (ishara ya mwangwi), ambayo ni sawa na nyongeza ya cm 0.25, kama inavyoonyeshwa katika Mfumo 1. Kwa njia hiyo tuna maeneo ya umbali 8, kutoka 0 hadi 2 m kwa hatua 25 cm, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali 1.

Hatua ya 4: Matokeo

Ili kujaribu muundo, usanidi uliotumiwa kwenye zana ya kuiga iliyotolewa na programu inaweza kuonekana kwenye Mchoro 6. Uunganisho kwenye pini za programu ya kuiga unaweza kuonekana baada yake kwenye Jedwali 2.

Vipimo vya wivu vinaonyesha kuwa muundo unafanya kazi kama inavyotarajiwa kwa kutoa mfumo wa kiufundi ili kuingiliana na sensor ya ultrasonic. Chombo cha kuiga kilichotolewa na GreenPAK kilijidhihirisha kuwa zana kubwa ya kuiga ili kujaribu mantiki ya muundo bila kupanga chip na mazingira mazuri ya kujumuisha mchakato wa maendeleo.

Uchunguzi wa mzunguko ulifanywa kwa kutumia chanzo cha nje cha 5 V (pia iliyoundwa na kutengenezwa na mwandishi) ili kutoa voltage ya sensorer ya majina. Kielelezo 7 kinaonyesha chanzo cha nje kilichotumiwa (chanzo cha nje cha 020 V).

Ili kujaribu mzunguko, pato la mwangwi kutoka kwa sensorer liliunganishwa kwenye pembejeo la PIN2 na pembejeo ya kichocheo kiliunganishwa kwenye PIN4. Kwa muunganisho huo, tunaweza kujaribu mzunguko kwa kila moja ya masafa ya umbali yaliyoainishwa kwenye Jedwali 1 na matokeo yalikuwa kama ifuatavyo kwenye Mchoro 8, Kielelezo 9, Kielelezo 10, Kielelezo 11, Kielelezo 12, Kielelezo 13, Kielelezo 14, Kielelezo 15 na Kielelezo 16.

Matokeo yanathibitisha kuwa mzunguko unafanya kazi kama inavyotarajiwa, na moduli ya GreenPAK ina uwezo wa kutenda kama kiolesura cha sensor ya umbali wa ultrasonic. Kutoka kwa majaribio, mzunguko uliobuniwa unaweza kutumia mashine ya serikali na vifaa vya ndani kutoa kipigo cha kuchochea kinachohitajika na kuainisha mwendo wa kurudi kwa echo katika kategoria zilizoainishwa (na hatua 25 cm). Vipimo hivi vilifanywa na mfumo mkondoni, ukipima kila ms 100 (mara 10 kwa sekunde), ikionyesha kuwa mzunguko hufanya kazi vizuri kwa matumizi ya upimaji wa umbali, kama vifaa vya kusaidia maegesho ya gari na kadhalika.

Hatua ya 5: Nyongeza zinazowezekana

Ili kutekeleza maboresho zaidi kwenye mradi huo, mbuni anaweza kuongeza umbali wa kuingiza safu nzima ya sensorer ya ultrasonic (kwa sasa tunaweza kuainisha nusu ya masafa kutoka 0 m hadi 2 m, na safu kamili ni kutoka 0 m hadi 4 m). Uboreshaji mwingine unaowezekana itakuwa kubadilisha umbali wa kunde ya mwigo ili kuonyeshwa kwenye maonyesho ya BCD au maonyesho ya LCD.

Hitimisho

Katika hii Inayoweza kufundishwa sensa ya umbali wa ultrasonic ya dijiti ilitekelezwa kwa kutumia moduli ya GreenPAK kama kitengo cha kudhibiti kuendesha sensa na kutafsiri pato la mwendo wa mwangwi. GreenPAK hutumia ASM pamoja na vifaa vingine kadhaa vya ndani kuendesha mfumo.

Programu ya maendeleo ya GreenPAK na bodi ya maendeleo ilithibitika kuwa zana bora za kuiga haraka na kuiga wakati wa mchakato wa maendeleo. Rasilimali za ndani za GreenPAK, pamoja na ASM, oscillators, mantiki, na GPIOs zilikuwa rahisi kusanidi kutekeleza utendaji unaohitajika wa muundo huu.