УЗИ сенсор интерфейси менен DIY санариптик аралыкты өлчөө: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Бул Нускаманын максаты - GreenPAK SLG46537 жардамы менен санарип аралык аралык сенсорун иштеп чыгуу. Система ультрадыбыштуу сенсор менен иштөө үчүн GreenPAK ичиндеги ASM жана башка компоненттерди колдонуу менен иштелип чыккан.

Система УЗИ сенсорунун керектүү туурасы менен триггердин импульсун жаратуучу жана кайтып келген жаңырык сигналын (ченелген аралыкка пропорционалдуу) 8 аралык категориясына классификациялоочу бир ок атуучу блокту башкаруу үчүн иштелип чыккан.

Иштетилген интерфейс санарип аралык аралык сенсорун ар кандай колдонмолордо колдонуу үчүн колдонулушу мүмкүн, мисалы, паркинг системалары, робототехника, эскертүү системалары ж.

Төмөндө биз УЗИ сенсорунун интерфейси менен санариптик аралыкты өлчөөнү түзүү үчүн программалоо кандайча чечилгенин түшүнүү үчүн керектүү кадамдарды сүрөттөдүк. Бирок, эгер сиз программалоонун жыйынтыгын алууну кааласаңыз, GreenPAK программасын жүктөп алыңыз, буга чейин аяктаган GreenPAK Дизайн Файлын көрүңүз. GreenPAK Development Kitти компьютериңизге туташтырыңыз жана ультрадыбыштуу сенсор интерфейси менен санариптик аралыкты өлчөө программасын басыңыз.

1 -кадам: Digital Ultrasonic Sensor менен Interface

Дизайн системасы триггер импульстарын УЗИ сенсоруна ар 100 мс сайын жөнөтөт. GreenPAK ички компоненттери, ASM менен бирге, сенсордон кайтып келген жаңырык сигналынын классификациясын көзөмөлдөйт. ASM иштелип чыккан, системанын жаңырган сигналды күтүп турган абалында кайталанма өтүү техникасын колдонуп, ультрадыбыштуу сенсордон жаңыртууну классификациялоо үчүн 8 штатты (0дөн 7ге чейин) колдонот. Ошентип, ASM штаттардан өткөн сайын, аз светодиоддор күйөт.

Система ар бир 100 мс (секундасына 10 жолу) өлчөөнү уланта бергенде, сенсор менен өлчөнгөн аралыктардын көбөйүшүн же азайышын көрүү оңой болуп калат.

2 -кадам: Ultrasonic Distance Sensor

Бул колдонмодо колдонулуучу сенсор HC-SR04 болуп саналат, ал төмөнкү Figure 1 менен сүрөттөлгөн.

Сенсор 5 В булагын эң сол казыкта жана GND туташуусун эң оң казыкта колдонот. Анын бир кириши бар, бул триггер сигналы жана эко сигналы болгон бир чыгаруу. GreenPAK сенсор үчүн тиешелүү триггер импульсун жаратат (сенсордун маалыматтык баракчасына ылайык 10 бизге) жана сенсор тарабынан берилген тиешелүү эхо импульс сигналын (өлчөнгөн аралыкка пропорционалдуу) өлчөйт.

Бардык логика GreenPAK ичинде ASM, кечиктирүү блоктору, эсептегичтер, осцилляторлор, D флипфлоптору жана бирдиктүү компоненттерди колдонуу менен орнотулган. Компоненттер УЗИ сенсоруна керектүү киргизүү триггер импульсун түзүү жана кийинки бөлүмдөрдө деталдуу түрдө дистанциялык зоналарга ченелген аралыкка пропорционалдуу кайтып келген жаңырык импульсун классификациялоо үчүн колдонулат.

Долбоорго керектүү болгон байланыштар Figure 2де көрсөтүлгөн.

Сенсор сураган киргизүү триггери GreenPAK тарабынан чыгарылган өндүрүш болуп саналат жана сенсордун жаңырыгы GreenPAK тарабынан аралыкты өлчөө үчүн колдонулат. Тутумдун ички сигналдары сенсорду иштетүү үчүн керектүү импульсту түзүү үчүн бир ок компонентти айдайт жана кайтып келген жаңырык D флип-флопторун, логикалык блокторду (LUT жана инвертор) жана каршы блокту колдонуп классификацияланат. 8 аралык зонасы. Аягында D flip-flops кийинки чара (секундасына 10 чара) аткарылганга чейин чыгаруу LED боюнча классификация кармап калат.

3 -кадам: GreenPAK Designer менен ишке ашыруу

Бул дизайн GreenPAKтын мамлекеттик машинанын иштешин көрсөтөт. Сунушталган мамлекеттик машинанын ичинде сегиз мамлекет бар болгондуктан, GreenPAK SLG46537 колдонууга ылайыктуу. Машина GreenPAK Designer программасында 3 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй иштелип чыккан, жана жыйынтыктардын аныктамалары 4 -сүрөттөгү RAM диаграммасында коюлган.

Колдонмо үчүн иштелип чыккан схеманын толук диаграммасын 5 -сүрөттөн көрүүгө болот. Блоктор жана алардын функциялары 5 -сүрөттөн кийин сүрөттөлгөн.

Figure 3, Figure 4 жана Figure 5тен көрүнүп тургандай, система УЗИ аралык сенсорунун 10 АКШ триггеринин импульсун түзүү үчүн ырааттуу мамлекеттик тартипте иштөө үчүн иштелип чыккан, CNT2/DLY2 блогун бир ок компоненти катары бирге колдонот. PIN4 TRIG_OUT чыгаруу боюнча сигналды жаратуу үчүн OSC1 CLKдан 25 МГц сааты менен. Бул бир ок атуучу компонент CNT4/DLY4 эсептегич блогу (OSC0 CLK/12 = 2kHz сааты) менен ар бир 100 мс сайын, сенсорду секундасына 10 жолу иштетет. Эхо сигналы, анын күтүү убактысы ченелген аралыкка пропорционалдуу, PIN2 ECHO киришинен келет. DFF4 жана DFF4, CNT3/DLY3, LUT9 компоненттеринин жыйындысы АСМдин абалынан өтүү үчүн артта калууну жаратат. Figure 3 жана Figure 4төн көрүнүп тургандай, система мамлекеттер аркылуу канчалык ары өтсө, ошончолук аз чыгымдар иштей баштайт.

Алыстык зоналарынын кадамдары 1.48 мс (жаңырык сигналы), бул Формула 1де көрсөтүлгөндөй 0,25 см кадам менен пропорционалдуу. Ошентип бизде 8 дистанциялык зоналар бар, 0дон 2 мге чейин 25 см кадам менен, көрсөтүлгөндөй Таблица 1.

4 -кадам: Жыйынтыктар

Дизайнды текшерүү үчүн, программалык камсыздоо тарабынан берилген эмуляция куралы боюнча колдонулган конфигурацияны 6 -сүрөттө көрүүгө болот. Эмуляциялоочу программанын казыктарындагы туташууларды андан кийин 2 -таблицадан көрүүгө болот.

Эмуляция тесттери дизайн УЗИ сенсору менен иштешүү үчүн интерфейс системасын камсыздоо менен күтүлгөндөй иштээрин көрсөтөт. GreenPAK тарабынан берилген эмуляция куралы, чипти программалабастан дизайн логикасын сыноо үчүн эң сонун симуляция куралы жана иштеп чыгуу процессин интеграциялоо үчүн жакшы чөйрө экенин көрсөттү.

Райондук тесттер номиналдык сенсор чыңалуусун камсыз кылуу үчүн тышкы 5 В булагын (автор тарабынан да иштелип чыккан жана иштелип чыккан) колдонуу менен жасалган. Figure 7 колдонулган тышкы булагын көрсөтөт (020 V тышкы булак).

Районду текшерүү үчүн, сенсордон чыккан жаңырык чыгаруу PIN2дин киришине жана триггердин кириши PIN4ке туташкан. Бул байланыш менен биз 1 -таблицада көрсөтүлгөн аралыктардын ар бири үчүн схеманы сынап көрө алдык жана натыйжалар Figure 8, Figure 9, Figure 10, Figure 11, Figure 12, Figure 13, Figure 14, Figure 15 жана Figure 16.

Жыйынтыктар схема күтүлгөндөй иштээрин далилдейт жана GreenPAK модулу УЗИ аралык сенсорунун интерфейси катары иштей алат. Сыноолордон тартып, иштелип чыккан схема мамлекеттик машинаны жана ички компоненттерди колдонуп, керектүү триггер импульсун жаратып, кайтып келе жаткан жаңырыкты артка кайтарылган категорияларга (25 см кадам менен) бөлүштүрө алат. Бул өлчөөлөр ар бир 100 мс (секундуна 10 жолу) өлчөө системасы менен онлайн режиминде жүргүзүлгөн, бул схема тынымсыз аралыкты өлчөө колдонмолору үчүн жакшы иштээрин көрсөтөт, мисалы, унаа токтотуучу жайларга жардам берүүчү түзүлүштөр ж.

5 -кадам: Мүмкүн болгон толуктоолор

Долбоорду андан ары өркүндөтүү үчүн, дизайнер бардык УЗИ сенсорунун диапазонун каптоо үчүн аралыкты көбөйтүшү мүмкүн (биз учурда диапазондун жарымын 0 мден 2 мге чейин классификациялоого жөндөмдүүбүз, ал эми толук диапазону 0 мден 4 мге чейин). Дагы бир мүмкүн болгон жакшыртуу, BCD дисплейлеринде же ЖК дисплейлеринде көрсөтүлүүчү аралыктын өлчөнгөн эхо импульсун айландыруу болмок.

Жыйынтык

Бул Нускоодо санариптик УЗИ аралык сенсор GreenPAK модулунун жардамы менен сенсорду башкаруу жана анын жаңырык импульсинин чыгышын чечмелөө үчүн башкаруу бирдиги катары ишке ашырылган. GreenPAK системаны иштетүү үчүн башка бир нече ички компоненттер менен бирге ASMди ишке ашырат.

GreenPAK программалык камсыздоо жана өнүктүрүү тактасы иштеп чыгуу процессинде тез прототиптештирүү жана симуляциялоо үчүн эң сонун куралдар болуп чыкты. GreenPAKтын ички ресурстары, анын ичинде ASM, осцилляторлор, логика жана GPIOдор бул дизайн үчүн керектүү функцияларды ишке ашыруу үчүн оңой эле конфигурацияланган.