„Pasidaryk pats“skaitmeninis atstumo matavimas su ultragarso jutiklio sąsaja: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Šios instrukcijos tikslas yra sukurti skaitmeninį atstumo jutiklį naudojant „GreenPAK SLG46537“. Sistema sukurta naudojant ASM ir kitus „GreenPAK“komponentus, kad galėtų sąveikauti su ultragarso jutikliu.

Sistema suprojektuota valdyti vieno šūvio bloką, kuris generuos reikiamo pločio trigerio impulsą ultragarso jutikliui ir suskirstys grįžtamąjį aido signalą (proporcingą išmatuotam atstumui) į 8 atstumo kategorijas.

Sukurta sąsaja gali būti naudojama vairuoti skaitmeninį atstumo jutiklį, kuris bus naudojamas įvairiose srityse, tokiose kaip pagalbinė automobilių statymo sistema, robotika, įspėjimo sistemos ir kt.

Žemiau aprašėme veiksmus, kurių reikia norint suprasti, kaip sprendimas buvo užprogramuotas, kad būtų sukurtas skaitmeninis atstumo matavimas su ultragarso jutiklio sąsaja. Tačiau, jei norite gauti programavimo rezultatą, atsisiųskite „GreenPAK“programinę įrangą, kad peržiūrėtumėte jau užpildytą „GreenPAK“dizaino failą. Prijunkite „GreenPAK Development Kit“prie kompiuterio ir paspauskite programą, kad sukurtumėte skaitmeninį atstumo matavimą su ultragarso jutiklio sąsaja.

1 žingsnis: sąsaja su skaitmeniniu ultragarso jutikliu

Sukurta sistema siunčia trigerio impulsus į ultragarso jutiklį kas 100 ms. „GreenPAK“vidiniai komponentai kartu su ASM prižiūri grįžtamojo aido signalo iš jutiklio klasifikaciją. Sukurtas ASM naudoja 8 būsenas (būsenos nuo 0 iki 7), kad būtų galima klasifikuoti aidą iš ultragarso jutiklio, naudojant pakartotinio perėjimo per būsenas metodą, kol sistema laukia aido signalo. Tokiu būdu, kuo toliau ASM eina per būsenas, tuo mažiau šviesos diodų užsidega.

Sistemai matuojant kas 100 ms (10 kartų per sekundę), tampa lengva pastebėti, kaip padidėja arba sumažėja atstumai, išmatuoti jutikliu.

2 žingsnis: Ultragarsinis atstumo jutiklis

Jutiklis, naudojamas šioje programoje, yra HC-SR04, kuris pavaizduotas toliau pateiktame 1 paveiksle.

Jutiklis naudoja 5 V šaltinį kairiajame kaištyje ir GND jungtį dešiniajame kaištyje. Jame yra vienas įėjimas, kuris yra trigerio signalas, ir vienas išėjimas, kuris yra aido signalas. „GreenPAK“sugeneruoja jutikliui tinkamą impulsinį impulsą (10 d. Pagal jutiklio duomenų lapą) ir matuoja atitinkamą aido impulso signalą (proporcingą išmatuotam atstumui), kurį suteikia jutiklis.

Visa logika nustatoma „GreenPAK“, naudojant ASM, uždelsimo blokus, skaitiklius, osciliatorius, D šlepetes ir vieno šūvio komponentus. Komponentai naudojami ultragarso jutikliui sugeneruoti reikiamą įvesties impulsą ir grįžtamąjį aido impulsą klasifikuoti proporcingai atstumui, išmatuotam į atstumo zonas, kaip nurodyta tolesniuose skyriuose.

Projektui reikalingos jungtys parodytos 2 paveiksle.

Jutiklio prašomas įvesties trigeris yra „GreenPAK“sukurtas išėjimas, o jutiklio aido išvestis naudojama „GreenPAK“atstumui matuoti. Vidiniai sistemos signalai paskatins vieno šūvio komponentą, kad sugeneruotų reikiamą impulsą jutikliui suaktyvinti, o grįžtamasis aidas bus klasifikuojamas naudojant D šlepetes, loginius blokus (LUT ir keitiklį) ir skaitiklį 8 atstumo zonos. Pabaigoje esantys D šlepetės išlaikys išvesties šviesos diodų klasifikaciją, kol bus atlikta kita priemonė (10 matų per sekundę).

3 žingsnis: įgyvendinimas naudojant „GreenPAK Designer“

Šis dizainas parodys „GreenPAK“būsenos mašinos funkcionalumą. Kadangi siūlomoje būsenos mašinoje yra aštuonios būsenos, „GreenPAK SLG46537“tinka programai. Mašina buvo sukurta naudojant „GreenPAK Designer“programinę įrangą, kaip parodyta 3 paveiksle, o išvesties apibrėžimai nustatyti 4 paveikslo RAM diagramoje.

Visą schemą, skirtą naudoti, galima pamatyti 5 paveiksle. Blokai ir jų funkcijos aprašytos po 5 paveikslu.

Kaip matyti 3 paveiksle, 4 paveiksle ir 5 paveiksle, sistema sukurta taip, kad veiktų nuosekliai, kad būtų sukurtas 10 us trigerio impulsas ultragarso atstumo jutikliui, naudojant CNT2/DLY2 bloką kaip vieno šūvio komponentą kartu su 25 MHz laikrodžiu iš OSC1 CLK, generuoti signalą PIN4 TRIG_OUT išvestyje. Šį vieno kadro komponentą suaktyvina CNT4/DLY4 skaitiklio blokas (OSC0 CLK/12 = 2kHz laikrodis) kas 100 ms, suaktyvindamas jutiklį 10 kartų per sekundę. Echo signalas, kurio delsos laikas yra proporcingas išmatuotam atstumui, gaunamas iš PIN2 ECHO įvesties. Komponentų rinkinys DFF4 ir DFF4, CNT3/DLY3, LUT9 sukuria atsilikimą, kad būtų galima sekti ASM būsenas. Kaip matyti iš 3 ir 4 paveikslų, kuo toliau sistema eina per būsenas, tuo mažiau išėjimų suaktyvinama.

Atstumo zonų žingsniai yra 1,48 ms (aido signalas), tai yra proporcinga 0,25 cm žingsniams, kaip parodyta 1 formulėje. Tokiu būdu mes turime 8 atstumo zonas, nuo 0 iki 2 m 25 cm žingsniais, kaip parodyta 1 lentelė.

4 žingsnis: Rezultatai

Norėdami išbandyti dizainą, konfigūraciją, naudojamą programinės įrangos teikiamame emuliavimo įrankyje, galima pamatyti 6 paveiksle. Po to 2 lentelėje matomos emuliacinės programinės įrangos kaiščių jungtys.

Emuliacijos testai rodo, kad dizainas veikia taip, kaip tikėtasi, sukuriant sąsajos sistemą, kuri sąveikauja su ultragarso jutikliu. „GreenPAK“pateiktas emuliacijos įrankis pasirodė esąs puikus modeliavimo įrankis, leidžiantis išbandyti projektavimo logiką neprogramuojant mikroschemos ir geros aplinkos, leidžiančios integruoti kūrimo procesą.

Grandinės bandymai buvo atlikti naudojant išorinį 5 V šaltinį (taip pat suprojektuotą ir sukurtą autoriaus), kad būtų užtikrinta vardinė jutiklio įtampa. 7 paveiksle pavaizduotas naudojamas išorinis šaltinis (020 V išorinis šaltinis).

Norėdami patikrinti grandinę, aido išėjimas iš jutiklio buvo prijungtas prie PIN2 įvesties, o trigerio įvestis buvo prijungta prie PIN4. Naudodami šį ryšį, galėtume išbandyti grandinę kiekvienam iš 1 lentelėje nurodytų atstumų diapazonų, o rezultatai buvo tokie, kaip parodyta 8 paveiksle, 9 paveiksle, 10 paveiksle, 11 paveiksle, 12 paveiksle, 13 paveiksle, 14 paveiksle, paveiksle 15 ir 16 pav.

Rezultatai įrodo, kad grandinė veikia taip, kaip tikėtasi, o „GreenPAK“modulis gali veikti kaip ultragarsinio atstumo jutiklio sąsaja. Iš bandymų suprojektuota grandinė galėtų naudoti būsenos mašiną ir vidinius komponentus, kad sugeneruotų reikiamą trigerio impulsą ir suskirstytų grįžtamąjį aido atsilikimą į nurodytas kategorijas (25 cm žingsniais). Šie matavimai buvo atlikti naudojant sistemą internete, matuojant kas 100 ms (10 kartų per sekundę), parodant, kad grandinė puikiai tinka tęstinio atstumo matavimo programoms, tokioms kaip pagalbiniai automobilių stovėjimo aikštelės įtaisai ir pan.

5 žingsnis: galimi papildymai

Norėdami įgyvendinti tolesnius projekto patobulinimus, dizaineris galėtų padidinti atstumą iki viso ultragarsinio jutiklio diapazono (šiuo metu mes galime klasifikuoti pusę diapazono nuo 0 m iki 2 m, o visą diapazoną - nuo 0 m iki 4 m). Kitas galimas patobulinimas būtų pakeisti išmatuotą aido impulsą, kad jis būtų rodomas BCD arba LCD ekranuose.

Išvada

Šioje instrukcijoje skaitmeninis ultragarsinis atstumo jutiklis buvo įdiegtas naudojant „GreenPAK“modulį kaip valdymo bloką, kad būtų galima valdyti jutiklį ir interpretuoti jo aido impulsų išėjimą. „GreenPAK“diegia ASM kartu su keliais kitais vidiniais komponentais, kad valdytų sistemą.

„GreenPAK“kūrimo programinė įranga ir kūrimo lenta pasirodė esanti puikios priemonės greitam prototipų kūrimui ir modeliavimui kūrimo proceso metu. „GreenPAK“vidinius išteklius, įskaitant ASM, generatorius, logiką ir GPIO, buvo lengva sukonfigūruoti, kad būtų galima įgyvendinti norimas šio dizaino funkcijas.