Pagsukat sa Distansya ng DIY sa Digital Na May Ultrason Sensor Interface: 5 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang layunin ng Instructable na ito ay upang magdisenyo ng isang digital distansya sensor sa tulong ng isang GreenPAK SLG46537. Ang sistema ay dinisenyo gamit ang ASM at iba pang mga bahagi sa loob ng GreenPAK upang makipag-ugnay sa isang ultrasonic sensor.

Ang sistema ay idinisenyo upang makontrol ang isang bloke ng isang shot, na makakapagpahiwatig ng pulso ng pag-trigger na may kinakailangang lapad para sa ultrasonic sensor at maiuri ang nagbabalik na signal ng echo (proporsyonal sa sinusukat na distansya) sa mga kategorya ng 8 distansya.

Ang interface na dinisenyo ay maaaring magamit upang humimok ng isang digital distansya sensor upang magamit sa iba't ibang mga application, tulad ng mga parking assist system, robotics, babala system, atbp.

Inilarawan namin sa ibaba ang mga hakbang na kinakailangan upang maunawaan kung paano nai-program ang solusyon upang likhain ang pagsukat ng distansya sa digital na may interface ng ultrasonic sensor. Gayunpaman, kung nais mo lamang makuha ang resulta ng pag-program, mag-download ng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na GreenPAK Design File. I-plug ang GreenPAK Development Kit sa iyong computer at pindutin ang programa upang lumikha ng pagsukat ng distansya sa digital na may interface ng ultrasonic sensor.

Hakbang 1: Interface Sa Digital Ultrasonic Sensor

Ang dinisenyo ng system ay nagpapadala ng mga pulses na nagpapalitaw sa ultrasonic sensor tuwing 100 ms. Ang panloob na mga bahagi ng GreenPAK, kasama ang ASM, ay nangangasiwa sa pag-uuri ng nagbabalik na signal ng echo mula sa sensor. Ang dinisenyong ASM ay gumagamit ng 8 estado (nagsasaad ng 0 hanggang 7) upang maiuri ang echo mula sa sensor ng ultrasonic gamit ang pamamaraan ng paulit-ulit na paglipat sa mga estado habang naghihintay ang system para sa echoed signal. Sa ganitong paraan, mas dumadaan ang ASM sa mga estado, mas kaunti ang mga ilaw ng ilaw.

Habang patuloy na sinusukat ng system ang bawat 100 ms (10 beses bawat segundo) madali itong makita ang pagtaas o pagbawas sa distansya na sinusukat ng sensor.

Hakbang 2: Ultrasonic Distance Sensor

Ang sensor na gagamitin sa application na ito ay ang HC-SR04, na isinalarawan sa sumusunod na Larawan 1.

Gumagamit ang sensor ng isang 5 V na mapagkukunan sa kaliwang pin at ang koneksyon ng GND sa kanang pin. Mayroon itong isang input, na kung saan ay ang signal ng pag-trigger, at isang output, na kung saan ay ang signal ng echo. Ang GreenPAK ay bumubuo ng isang naaangkop na pulso ng pag-trigger para sa sensor (10 sa amin ayon sa datasheet ng sensor) at sinusukat ang kaukulang signal ng echo pulse (proporsyonal sa distansya na sinusukat) na ibinigay ng sensor.

Ang lahat ng lohika ay nakatakda sa loob ng GreenPAK gamit ang ASM, mga pagka-block ng pagkaantala, counter, oscillator, D flipflop at mga bahagi ng isang shot. Ginagamit ang mga sangkap upang makabuo ng kinakailangang input pulsa ng pag-input para sa ultrasonic sensor at uriin ang nagbabalik na proporsyon ng pulso ng echo sa distansya na sinusukat sa mga distansya ng distansya tulad ng detalyado sa mga sumusunod na seksyon.

Ang mga koneksyon na kinakailangan para sa proyekto ay ipinapakita sa Larawan 2.

Ang pag-input na hiniling ng sensor ay isang output na binuo ng GreenPAK, at ang output ng echo ng sensor ay ginagamit upang sukatin ang distansya ng GreenPAK. Ang panloob na mga signal ng system ay magdadala ng isang sangkap na isang shot upang makabuo ng kinakailangang pulso upang ma-trigger ang sensor at ang babalik na echo ay mauri-uri, gamit ang D flip-flops, logic blocks (LUT at inverter), at isang counter block, sa ang 8 distansya ng mga zone. Ang D flip-flops sa dulo ay magtataglay ng pag-uuri sa mga output na LED hanggang sa matapos ang susunod na hakbang (10 mga hakbang bawat segundo).

Hakbang 3: Napagtatanto Sa GreenPAK Designer

Ipapakita ng disenyo na ito ang pagpapaandar ng makina ng estado ng GreenPAK. Dahil mayroong walong mga estado sa loob ng iminungkahing machine ng estado, ang GreenPAK SLG46537 ay angkop para sa aplikasyon. Ang makina ay dinisenyo sa software ng GreenPAK Designer tulad ng ipinakita sa Larawan 3, at ang mga kahulugan ng output ay nakatakda sa diagram ng RAM ng Larawan 4.

Ang buong diagram ng circuit na idinisenyo para sa aplikasyon ay maaaring makita sa Larawan 5. Ang mga bloke at ang kanilang mga pag-andar ay inilarawan pagkatapos ng Larawan 5.

Tulad ng makikita sa Larawan 3, Larawan 4 at Larawan 5, ang sistema ay dinisenyo upang gumana sa sunud-sunod na pagkakasunud-sunod ng estado upang makabuo ng isang 10 us gat na pulso para sa sensor ng distansya ng ultrasonic, gamit ang CNT2 / DLY2 block bilang isang sangkap na may isang shot na magkasama gamit ang orasan na 25 MHz mula sa OSC1 CLK, upang makabuo ng signal sa output ng PIN4 TRIG_OUT. Ang isang-shot na sangkap na ito ay na-trigger ng CNT4 / DLY4 counter block (OSC0 CLK / 12 = 2kHz na orasan) bawat 100 ms, na nagpapalitaw ng sensor ng 10 beses bawat segundo. Ang signal ng echo, na ang latency ay proporsyonal sa distansya na sinusukat, nagmula sa input ng PIN2 ECHO. Ang hanay ng mga sangkap na DFF4 at DFF4, CNT3 / DLY3, LUT9 ay lumilikha ng lag upang sundin ang mga estado ng ASM. Tulad ng makikita sa Larawan 3 at Larawan 4, mas dumadaloy ang system sa mga estado, mas kaunting mga output ang na-trigger.

Ang mga hakbang ng mga distansya ng zone ay 1.48 ms (echo signal), na proporsyonal sa 0.25 cm na pagtaas, tulad ng ipinakita sa Formula 1. Sa ganoong paraan mayroon kaming 8 distansya ng mga distansya, mula 0 hanggang 2 m sa 25 cm na mga hakbang, tulad ng ipinakita sa Talahanayan 1.

Hakbang 4: Mga Resulta

Upang subukan ang disenyo, ang pagsasaayos na ginamit sa tool na pagtulad na ibinigay ng software ay maaaring makita sa Larawan 6. Ang mga koneksyon sa mga pin ng emulation software ay makikita pagkatapos nito sa Talahanayan 2.

Ipinapakita ng mga pagsubok sa pagtulad na gumagana ang disenyo tulad ng inaasahan sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang sistema ng interface upang makipag-ugnay sa ultrasonikong sensor. Ang tool na tularan na ibinigay ng GreenPAK ay nagpatunay sa kanyang sarili ng isang mahusay na tool sa simulation upang subukan ang disenyo ng lohika nang hindi pinaprograma ang maliit na tilad at isang mahusay na kapaligiran upang isama ang proseso ng pag-unlad.

Ang mga pagsubok sa circuit ay ginawa gamit ang isang panlabas na mapagkukunan ng 5 V (dinisenyo at binuo din ng may-akda) upang maibigay ang boltahe ng nominal sensor. Ipinapakita ng Larawan 7 ang ginamit na panlabas na mapagkukunan (020 V panlabas na mapagkukunan).

Upang subukan ang circuit, ang output ng echo mula sa sensor ay konektado sa input ng PIN2 at ang input ng trigger ay konektado sa PIN4. Sa koneksyon na iyon, maaari naming subukan ang circuit para sa bawat isa sa mga saklaw ng distansya na tinukoy sa Talaan 1 at ang mga resulta ay ang mga sumusunod sa Larawan 8, Larawan 9, Larawan 10, Larawan 11, Larawan 12, Larawan 13, Larawan 14, Larawan 15 at Larawan 16.

Pinatunayan ng mga resulta na ang circuit ay gumagana tulad ng inaasahan, at ang module ng GreenPAK ay may kakayahang kumilos bilang interface para sa ultrasonic distansya sensor. Mula sa mga pagsubok, ang circuit na dinisenyo ay maaaring gumamit ng machine ng estado at ang panloob na mga bahagi upang makabuo ng kinakailangang trigger pulse at uriin ang nagbabalik na echo lag sa mga kategorya na tinukoy (na may 25 cm na mga hakbang). Ang mga sukat na ito ay ginawa sa system na online, na sumusukat bawat 100 ms (10 beses bawat segundo), na ipinapakita na ang circuit ay gumagana nang maayos para sa tuluy-tuloy na mga pagsukat ng distansya ng mga application, tulad ng mga aparatong tumutulong sa paradahan ng kotse at iba pa.

Hakbang 5: Posibleng Mga Karagdagan

Upang maipatupad ang karagdagang mga pagpapabuti sa proyekto, maaaring dagdagan ng taga-disenyo ang distansya upang ma-encapsulate ang buong saklaw ng sensor ng ultrasonic (kasalukuyan naming may kakayahang uriin ang kalahati ng saklaw mula 0 m hanggang 2 m, at ang kumpletong saklaw ay mula 0 m hanggang 4 m). Ang isa pang posibleng pagpapabuti ay ang i-convert ang distansya ng sinusukat na echo pulse upang maipakita sa mga pagpapakita ng BCD o LCD display.

Konklusyon

Sa Instructable na ito isang digital ultrasonic distansya sensor ay ipinatupad gamit ang GreenPAK module bilang isang control unit upang himukin ang sensor at bigyang kahulugan ang output ng echo pulse. Nagpapatupad ang GreenPAK ng isang ASM kasama ang maraming iba pang mga panloob na sangkap upang himukin ang system.

Ang software ng pag-unlad ng GreenPAK at board ng pag-unlad ay pinatunayan na mahusay na mga tool para sa mabilis na prototyping at simulation sa panahon ng proseso ng pag-unlad. Ang mga panloob na mapagkukunan ng GreenPAK, kabilang ang mga ASM, oscillator, lohika, at GPIO ay madaling i-configure upang maipatupad ang nais na pag-andar para sa disenyo na ito.