წვრილმანი ციფრული მანძილის გაზომვა ულტრაბგერითი სენსორის ინტერფეისით: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ამ ინსტრუქციის მიზანია შექმნას ციფრული მანძილის სენსორი GreenPAK SLG46537- ის დახმარებით. სისტემა შექმნილია ASM– ის და GreenPAK– ის სხვა კომპონენტების გამოყენებით ულტრაბგერითი სენსორთან ურთიერთქმედების მიზნით.

სისტემა შექმნილია ერთი გასროლის ბლოკის გასაკონტროლებლად, რომელიც გამოიმუშავებს გამშლელ პულსს ულტრაბგერითი სენსორისთვის საჭირო სიგანის და დააბრუნებს დაბრუნებულ ექოს სიგნალს (გაზომილი მანძილის პროპორციული) 8 დისტანციურ კატეგორიად.

დაპროექტებული ინტერფეისი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ციფრული მანძილის სენსორის მართვისთვის, რომელიც გამოიყენება მრავალფეროვან პროგრამაში, როგორიცაა პარკირების დამხმარე სისტემები, რობოტიკა, გამაფრთხილებელი სისტემები და ა.

ქვემოთ ჩვენ აღვწერეთ საჭირო ნაბიჯები იმის გასაგებად, თუ როგორ იქნა დაპროგრამებული გამოსავალი ულტრაბგერითი სენსორის ინტერფეისით ციფრული მანძილის გაზომვის შესაქმნელად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მიიღოთ პროგრამირების შედეგი, გადმოწერეთ GreenPAK პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ GreenPAK განვითარების ნაკრები თქვენს კომპიუტერში და დააჭირეთ პროგრამას ციფრული მანძილის გაზომვის შესაქმნელად ულტრაბგერითი სენსორის ინტერფეისით.

ნაბიჯი 1: ციფრული ულტრაბგერითი სენსორის ინტერფეისი

შემუშავებული სისტემა აგზავნის გამომწვევ იმპულსებს ულტრაბგერითი სენსორით ყოველ 100 ms. GreenPAK– ის შიდა კომპონენტები ASM– თან ერთად აკონტროლებენ სენსორიდან დაბრუნებული ექოს სიგნალის კლასიფიკაციას. ASM შემუშავებული იყენებს 8 მდგომარეობას (მდგომარეობები 0 -დან 7 -მდე) ულტრაბგერითი სენსორიდან ექოს კლასიფიკაციის მიზნით, მდგომარეობების გამეორებით გადასვლის ტექნიკის გამოყენებით, რადგან სისტემა ელოდება ექო სიგნალს. ამრიგად, რაც უფრო მეტი ASM გადის შტატებში, მით ნაკლები LED ნათურები ანათებს.

როდესაც სისტემა იწყებს გაზომვას ყოველ 100 ms– ში (წამში 10 – ჯერ), ადვილი ხდება სენსორთან გაზომულ დისტანციებზე გაზრდის ან შემცირების დანახვა.

ნაბიჯი 2: ულტრაბგერითი მანძილის სენსორი

ამ აპლიკაციაში გამოყენებული სენსორი არის HC-SR04, რომელიც ილუსტრირებულია შემდეგი ნახაზით 1.

სენსორი იყენებს 5 ვ წყაროს მარცხენა პინზე და GND კავშირს მარჯვენა პინზე. მას აქვს ერთი შესასვლელი, რომელიც არის გამომწვევი სიგნალი და ერთი გამოსავალი, რომელიც არის ექოს სიგნალი. GreenPAK აწარმოებს სენსორის შესაბამის გამომწვევ პულსს (10 us სენსორის მონაცემთა ცხრილის მიხედვით) და ზომავს სენსორის მიერ მოწოდებული შესაბამისი ექოს პულსის სიგნალს (გაზომილი მანძილის პროპორციულად).

მთელი ლოგიკა მითითებულია GreenPAK– ში ASM– ის, დაგვიანების ბლოკების, მრიცხველების, ოსცილატორების, D ფლიფლოპებისა და ერთჯერადი კომპონენტების გამოყენებით. კომპონენტები გამოიყენება ულტრაბგერითი სენსორისთვის საჭირო შეყვანის გამომწვევი პულსის შესაქმნელად და დასაბრუნებელი ექოს პულსის დისტანციურ ზონებად გაზომული მანძილის პროპორციულად კლასიფიკაციისათვის, როგორც ეს მოცემულია შემდეგ სექციებში.

პროექტისათვის საჭირო კავშირები ნაჩვენებია სურათ 2 -ში.

სენსორის მიერ მოთხოვნილი შეყვანის გამომწვევი არის GreenPAK– ის მიერ გამომუშავებული გამომუშავება, ხოლო სენსორის ექო გამომავალი გამოიყენება GreenPAK– ის მიერ მანძილის გასაზომად. სისტემის შიდა სიგნალები ამოძრავებს ერთჯერადი კომპონენტს, რათა გამოიმუშაოს საჭირო პულსი სენსორის გასააქტიურებლად და დაბრუნებული ექო იქნება კლასიფიცირებული D ფლიპ ფლოპების, ლოგიკური ბლოკების (LUT და ინვერტორული) და კონტრ ბლოკის გამოყენებით. 8 მანძილის ზონა. D ფლიპ-ფლოპები ბოლოს დაიცავს კლასიფიკაციას გამომავალ LED- ებზე მომდევნო ღონისძიების დასრულებამდე (10 ღონისძიება წამში).

ნაბიჯი 3: რეალიზაცია GreenPAK დიზაინერთან ერთად

ეს დიზაინი აჩვენებს GreenPAK– ის სახელმწიფო მანქანების ფუნქციონირებას. ვინაიდან შემოთავაზებულ სახელმწიფო მანქანაში რვა სახელმწიფოა, GreenPAK SLG46537 შესაფერისია განაცხადისათვის. მანქანა შემუშავებულია GreenPAK დიზაინერის პროგრამულ უზრუნველყოფაზე, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურა 3 -ში, ხოლო გამომავალი განმარტებები მითითებულია 4 -ის ოპერატიული მეხსიერების დიაგრამაზე.

განაცხადისათვის შემუშავებული სქემის სრული დიაგრამა ჩანს ნახაზზე 5. ბლოკები და მათი ფუნქციონირება აღწერილია ფიგურა 5 -ის შემდეგ.

როგორც ნაჩვენებია ნახაზზე 3, სურათი 4 და სურათი 5, სისტემა შექმნილია იმისთვის, რომ იმუშაოს თანმიმდევრულ მდგომარეობაში, რათა გამოიმუშაოს 10 us პულსი ულტრაბგერითი მანძილის სენსორისთვის, CNT2/DLY2 ბლოკის გამოყენებით, როგორც ერთჯერადი კომპონენტი ერთად 25 MHz საათით OSC1 CLK– დან, რათა შეიქმნას სიგნალი PIN4 TRIG_OUT გამომავალზე. ეს ერთჯერადი კომპონენტი იწვევს CNT4/DLY4 მრიცხველის ბლოკს (OSC0 CLK/12 = 2 კჰც საათი) ყოველ 100 ms– ზე, რაც იწვევს სენსორს წამში 10 – ჯერ. ექოს სიგნალი, რომლის შეყოვნება პროპორციულია გაზომვის მანძილზე, მოდის PIN2 ECHO შეყვანისგან. DFF4 და DFF4, CNT3/DLY3, LUT9 კომპონენტების კომპლექტი ქმნის შუალედს ASM– ის მდგომარეობის შესასრულებლად. როგორც ნახაზი 3 -ში და მე -4 -ში ჩანს, რაც უფრო მეტად გადის სისტემა მდგომარეობებში, მით უფრო ნაკლები გამომუშავება ხდება.

მანძილის ზონების საფეხურები არის 1.48 ms (ექოს სიგნალი), რაც პროპორციულია 0.25 სმ ნამატებთან, როგორც ეს ნაჩვენებია ფორმულა 1. ამგვარად ჩვენ გვაქვს 8 მანძილის ზონა, 0 -დან 2 მ -მდე 25 სმ საფეხურზე, როგორც ეს ნაჩვენებია ცხრილი 1.

ნაბიჯი 4: შედეგები

დიზაინის შესამოწმებლად, პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ მოწოდებული ემულაციის ინსტრუმენტზე გამოყენებული კონფიგურაცია ნაჩვენებია ფიგურაში 6. კავშირები ემულაციის პროგრამული უზრუნველყოფის ქინძისთავებზე ჩანს მის შემდეგ ცხრილში 2.

ემულაციის ტესტები აჩვენებს, რომ დიზაინი მუშაობს ისე, როგორც მოსალოდნელია, უზრუნველყოფს ულტრაბგერითი სენსორთან ურთიერთქმედების სისტემურ სისტემას. GreenPAK– ის მიერ მოწოდებული ემულაციის ინსტრუმენტი აღმოჩნდა შესანიშნავი სიმულაციური ინსტრუმენტი, რათა გამოეცადა დიზაინის ლოგიკა ჩიპის პროგრამირების გარეშე და კარგი გარემო განვითარების პროცესის ინტეგრირებისთვის.

წრიული ტესტები გაკეთდა გარე 5 ვ წყაროს გამოყენებით (ასევე შემუშავებულია და შემუშავებულია ავტორის მიერ) ნომინალური სენსორის ძაბვის უზრუნველსაყოფად. სურათი 7 გვიჩვენებს გამოყენებულ გარე წყაროს (020 ვ გარე წყარო).

მიკროსქემის შესამოწმებლად, სენსორიდან ექოს გამომავალი უკავშირდებოდა PIN2- ის შესასვლელს და ტრიგერის შეყვანა უკავშირდებოდა PIN4- ს. ამ კავშირის საშუალებით ჩვენ შეგვიძლია შევამოწმოთ სქემა ცხრილში 1 მითითებული მანძილის თითოეული დიაპაზონისთვის და შედეგები იყო შემდეგი სურათი 8, სურათი 9, სურათი 10, სურათი 11, სურათი 12, სურათი 13, სურათი 14, სურათი 15 და სურათი 16.

შედეგები ადასტურებს, რომ წრე მუშაობს ისე, როგორც მოსალოდნელი იყო და GreenPAK მოდულს შეუძლია ულტრაბგერითი მანძილის სენსორის ინტერფეისის როლი შეასრულოს. ტესტებიდან, სქემას შეეძლო გამოეყენებინა სახელმწიფო მანქანა და შიდა კომპონენტები საჭირო გამომწვევი პულსის შესაქმნელად და დაბრუნებული ექოს ჩამორჩენის კლასიფიკაცია მითითებულ კატეგორიებში (25 სმ საფეხურით). ეს გაზომვები გაკეთდა სისტემის საშუალებით, ყოველ 100 ms– ზე (წამში 10 -ჯერ), რაც აჩვენებს, რომ წრე კარგად მუშაობს მანძილის უწყვეტი საზომი პროგრამებისთვის, როგორიცაა მანქანის პარკირების დამხმარე მოწყობილობები და ა.

ნაბიჯი 5: შესაძლო დამატებები

პროექტზე შემდგომი გაუმჯობესების განსახორციელებლად, დიზაინერს შეუძლია გაზარდოს მანძილი მთლიანი ულტრაბგერითი სენსორის დიაპაზონის დასაფარავად (ჩვენ ამჟამად შეგვიძლია კლასიფიცირდეს დიაპაზონის ნახევარი 0 მ -დან 2 მ -მდე და სრული დიაპაზონი 0 მ -დან 4 მ -მდე). კიდევ ერთი შესაძლო გაუმჯობესება იქნება გადატანილი მანძილის გაზომვის ექოს პულსის გადატანა BCD დისპლეებში ან LCD დისპლეებში.

დასკვნა

ამ ინსტრუქციებში ციფრული ულტრაბგერითი დისტანციის სენსორი განხორციელდა GreenPAK მოდულის გამოყენებით, როგორც საკონტროლო ერთეული სენსორის მართვისთვის და მისი ექო პულსის გამომუშავების ინტერპრეტაციისთვის. GreenPAK ახორციელებს ASM– ს რამდენიმე სხვა შიდა კომპონენტთან ერთად სისტემის მართვისთვის.

GreenPAK– ის განვითარების პროგრამული უზრუნველყოფა და განვითარების დაფა აღმოჩნდა შესანიშნავი ინსტრუმენტები განვითარების პროცესში სწრაფი პროტოტიპირებისა და სიმულაციისათვის. GreenPAK– ის შიდა რესურსები, მათ შორის ASM, ოსცილატორები, ლოგიკა და GPIO– ები იყო ადვილი კონფიგურირებული ამ დიზაინისთვის სასურველი ფუნქციონირების განსახორციელებლად.