Távolságmérés hc segítségével

Ebben az oktatóanyagban egy áramkört fogunk megvitatni és megtervezni a távolság mérésére. Ezt az áramkört a „HC-SR04” ultrahangos érzékelő és az AVR mikrovezérlő összekapcsolásával fejlesztették ki. Ez az érzékelő az „ECHO” nevű technikát használja, amelyet olyankor kap, amikor a hang visszaverődik egy felülettel való ütés után.

Tudjuk, hogy a hangrázkódások nem tudnak behatolni a szilárd anyagok között. Tehát az történik, amikor egy hangforrás olyan rezgéseket generál, amelyek a levegőben 220 méter / másodperces sebességgel haladnak. Ezeket a rezgéseket, amikor találkoznak a fülünkkel, hangként írjuk le. Mint korábban említettük, ezek a rezgések nem tudnak átmenni szilárdan, ezért amikor olyan falfelülettel ütköznek, akkor ugyanolyan sebességgel visszaverődnek a forráshoz, amelyet visszhangnak hívnak.

A „HC-SR04” ultrahangos érzékelő a visszhang alapján a távolsággal arányos kimeneti jelet ad. Az érzékelő itt ultrahangos tartományban generál hangrezgést, amikor kiváltja, majd megvárja a hangrezgés visszatérését. Most a paraméterek, a hangsebesség (220 m / s) és az idő mire a visszhang eljut a forrásig, a távolsággal arányos kimeneti impulzust biztosít.

Amint az ábrán látható, először el kell indítanunk az érzékelőt a távolság mérésére, vagyis egy HIGH logikai jelet az érzékelő kioldócsapjánál 10uS-nál hosszabb ideig, ezt követően az érzékelő hangrezgést küld, visszhang után az érzékelő biztosítja egy jel a kimeneti csapnál, amelynek szélessége arányos a forrás és az akadály közötti távolsággal.

Ezt a távolságot kell kiszámítani, távolság (cm-ben) = az impulzus kimenetének szélessége (uS-ben) / 58.

Itt a jel szélességét az uS többszörösében kell megadni (mikro másodperc vagy 10 ^ -6).

Szükséges alkatrészek

Hardver: ATMEGA32, Tápegység (5v), AVR-ISP PROGRAMMER, JHD_162ALCD (16x2LCD), 1000uF kondenzátor, 10KΩ ellenállás (2 db), HC-SR04 érzékelő.

Szoftver: Atmel studio 6.1, progisp vagy flash magic.

Áramköri ábra és működési magyarázat

Itt a PORTB használatával kapcsolódunk az LCD adatporthoz (D0-D7). Aki nem akar dolgozni az ATMEGA32A FUSE BITS-ével, az nem használhatja a PORTC-ot, mivel a PORTC egy speciális típusú kommunikációt tartalmaz, amelyet csak a FUSEBITS megváltoztatásával lehet letiltani.

Az áramkörben megfigyelheti, hogy csak két vezérlőcsapot vettem igénybe, ez rugalmasságot ad a jobb megértéshez. A kontrasztbitet és a READ / WRITE-t nem használják gyakran, így testzárlat lehet. Ez az LCD-t a legnagyobb kontrasztú és olvasási módba helyezi. Csak az ENABLE és RS csapokat kell vezérelnünk, hogy a karaktereket és az adatokat ennek megfelelően küldhessük el.

Az LCD-hez kapcsolódó csatlakozások az alábbiak:

PIN1 vagy VSS a földre

PIN2 vagy VDD vagy VCC + 5v teljesítményig

PIN3 vagy VEE földelés (a legjobb kontrasztot nyújtja a kezdőknek)

PIN4 vagy RS (Register Selection) az uC PD6-jához

PIN5 vagy RW (olvasás / írás) a földre (az LCD-t olvasási módba állítja, megkönnyíti a kommunikációt a felhasználó számára)

PIN6 vagy E (engedélyezés) az uC PD5-ére

PIN7 vagy D0 - PB0 az uC-nél

PIN8 vagy D1 - PB1 az uC-nél

PIN9 vagy D2 - PB2 az uC-től

Az uC PIN10 vagy D3 - PB3

PIN11 vagy D4 - PB4 az uC-nél

PIN12 vagy D5 - PB5 az uC-től

PIN13 vagy D6 - PB6 az uC-től

PIN14 vagy D7 - PB7 az uC-től

Az áramkörben látható, hogy 8 bites kommunikációt (D0-D7) használtunk, de ez nem kötelező, és használhatunk 4 bites kommunikációt (D4-D7), de a 4 bites kommunikációs programmal egy kicsit bonyolultabbá válik. Tehát, amint a fenti táblázat mutatja, 10 érintkezõ LCD-t csatlakoztatunk a vezérlõhöz, amelyben 8 érintkezõ adat és 2 érintkezõ a vezérléshez.

Az ultrahangos érzékelő négy tűs készülék, PIN1-VCC vagy + 5V; PIN2-TRIGGER; PIN3- ECHO; PIN4- FÖLD. A kioldócsap az a hely, ahol megadjuk az érzékelőnek, hogy mérje meg a távolságot. Az echo kimeneti tű, ahol a távolságot impulzusszélesség formájában kapjuk meg. Az itt található echo pin külső megszakítási forrásként a vezérlőhöz csatlakozik. Tehát a jel kimenetének szélessége érdekében az érzékelő visszhangcsapját INT0-hoz (0 megszakítás) vagy PD2-hez kell csatlakoztatni.

1. Indítsa el az érzékelőt a legalább 12uS kioldócsapjának meghúzásával.

2. Amint a visszhang magas lesz, külső megszakítást kapunk, és elindítunk egy számlálót (számláló engedélyezését) az ISR-ben (Interrupt Service Routine), amelyet közvetlenül egy megszakítás kiváltása után hajtunk végre.

3. Miután az echo ismét alacsony szintre süllyed, megszakítás keletkezik, ezúttal leállítjuk a számlálót (letiltjuk a számlálót).

4. Tehát az echo pin magas vagy alacsony impulzusához elindítottunk egy számlálót, és leállítottuk. Ez a számláló frissül a memóriába a távolság megszerzése érdekében, mivel a visszhang szélessége megvan a számlálásban.

5. A memóriában további számításokat fogunk végezni, hogy cm-ben megkapjuk a távolságot

6. A távolság megjelenik a 16x2 LCD kijelzőn.

A fenti szolgáltatások beállításához a következő regisztereket állítjuk be:

A fenti három regisztert ennek megfelelően kell beállítani a beállítás működéséhez, és röviden megvitatjuk őket, KÉK (INT0): ezt a bitet magasra kell állítani a külső megszakítás 0 engedélyezéséhez, miután ezt a csapot beállítottuk, megérezzük a logikai változásokat a PIND2 csapnál.

BARNA (ISC00, ISC01): ezt a két bitet a PD2 megfelelő logikai változásához igazítják, amelyet megszakításnak kell tekinteni.

Tehát, mint korábban mondtuk, megszakításra van szükségünk a számlálás megkezdéséhez és leállításához. Tehát az ISC00-at egyként állítjuk be, és megszakítást kapunk, amikor az INT0-nál logikai LOW to HIGH logika van; újabb megszakítás, amikor logika van HIGH to LOW.

RED (CS10): Ez a bit egyszerűen a számláló engedélyezésére és letiltására szolgál. Bár más CS10, CS12 bitekkel együtt működik. Itt nem végezünk előméretezést, ezért nem kell aggódnunk miattuk.

Néhány fontos dolog, amire emlékezni kell itt:

Az ATMEGA32A belső óráját használjuk, amely 1MHz. Itt nincs előskálázás, nem a mérkőzés megszakítás generálásának rutinját hasonlítjuk össze, tehát nincsenek összetett regiszterbeállítások.

A számlálás utáni számlálási értéket a 16 bites TCNT1 regiszter tárolja.

Ellenőrizze ezt a projektet az arduino segítségével: Távolságmérés az Arduino segítségével

Programozási magyarázat

A távolságmérő érzékelő működését lépésről lépésre magyarázza az alábbi C program.

#include // fejléc az adatáramlás vezérlésének engedélyezéséhez a csapok felett #define F_CPU 1000000 // megmondja a vezérlő kristály frekvenciáját // fejlécet a késleltetési funkció programban #define E 5 // adó neve „enable” 5 ^-én csap a PORTD, hiszen csatlakozik az LCD lehetővé pin #define RS 6 // adó neve „registerselection” 6 ^th pin a PORTD-ből, mivel az LCD RS-hez csatlakozik void send_a_command (előjel nélküli char parancs); void send_a_character (aláíratlan karakter); void send_a_string (char * karakterlánc_ karakterei); static volatile int pulse = 0; // az összes eléréséhez interger, a statikus volatile int i = 0; // interger az összes eléréséhez, bár a program int main (void) {DDRB = 0xFF; // portB kimeneti csapok elhelyezése DDRD = 00b11111011; _delay_ms (50); // 50 ms késleltetést ad DDRA = 00FF; // Az A portot veszi kimenetnek. GICR - = (1 < a második sor héja send_a_string ("DISTANCE ="); // az itoa név megjelenítése (COUNTA, SHOWA, 10); // parancs a változó szám LCD-be helyezéséhez (változószám, melyik karakterben cseréljük ki, melyik alap változó (itt tíz, mivel a base10-ben számoljuk a számot)) send_a_string (SHOWA); // a kijelző utasítása a karakter megjelenítésére (változó számmal helyettesítve), miután a futárt az LCD-re helyezte send_a_string ("cm"); send_a_command (0x80 + 0); // újrabeszélés az első sor első héjára}} ISR (INT0_vect) // a szolgáltatási rutin megszakítása, ha a logikai szint megváltozik {if (i == 1) // amikor a logika HIGH-ról LOW-ra {TCCR1B = 0; // a pulzus letiltása = TCNT1; // a számláló memória a TCNT1 = 0 egész számra frissül; // a számláló memória visszaállítása i = 0; } if (i == 0) // amikor a logika LOW-ról HIGH-ra változik {TCCR1B - = (1 < 0) {send_a_jellem (* karakterlánc_ karakterei ++); }}