Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση του αντικειμένου, τη μέτρηση της απόστασης του αντικειμένου και έχουν πολλές εφαρμογές. Αυτό το άρθρο ασχολείται με το κύκλωμα του Αισθητήρας υπερήχων Ανίχνευσης αντικειμένων με χρήση 8051 μικροελεγκτών . Ο αισθητήρας υπερήχων παρέχει την ευκολότερη μέθοδο ανίχνευσης αντικειμένων και παρέχει την τέλεια μέτρηση μεταξύ στατικών ή κινούμενων αντικειμένων. Ο αισθητήρας μετρά το χρόνο που απαιτείται για την επιστροφή της ηχούς ήχου και την αποστολή του στον μικροελεγκτή ως παλμό μεταβλητού πλάτους.
Κύκλωμα ανίχνευσης αντικειμένων υπερήχων
Αυτό το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για να δείχνει την ανίχνευση ενός αντικειμένου μπροστά από το μορφοτροπέας υπερήχων . Ένας μετατροπέας υπερήχων αποτελείται από ένα πομπός και δέκτης. Ο πομπός παράγει ηχητικό κύμα 40KHz ενώ ο δέκτης ανιχνεύει το ηχητικό κύμα 40KHz και το μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα που τροφοδοτούνται στον μικροελεγκτή.
Διάγραμμα μπλοκ του κυκλώματος ανίχνευσης αντικειμένων
Διάγραμμα μπλοκ του κυκλώματος ανίχνευσης αντικειμένων υπερήχων
Απαιτήσεις υλικού
- Μονάδα αισθητήρα υπερήχων
- 8051 μικροελεγκτής
- οθόνη υγρού κρυστάλλου
- LED
- Κρύσταλλο
- Τρανζίστορ, Δίοδοι, Πυκνωτές και Αντιστάσεις
- Μετασχηματιστής
- Ρυθμιστής τάσης
- Μαγνητικό όπλο
Απαιτήσεις λογισμικού
- Λογισμικό Keil IDE
- Ενσωματωμένο Γ
Κύκλωμα για Ανίχνευση Αντικειμένων Υπερήχων
Κύκλωμα για Ανίχνευση Αντικειμένων Υπερήχων
Διαδικασία εργασίας
Αυτό το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί με έναν μικροελεγκτή 8051 και ένα αισθητήρας υπερήχων . Ο αισθητήρας μεταδίδει τα υπερηχητικά ηχητικά κύματα των kHz. Όταν ένα αντικείμενο ή εμπόδιο έρχεται μπροστά από τον αισθητήρα, τα ηχητικά κύματα αντανακλούν. Στη συνέχεια, ο δέκτης ανιχνεύει το ηχητικό κύμα kHz.
Το κύκλωμα μετατρέπει τα ηχητικά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα που τροφοδοτούνται στον διασυνδεδεμένο μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής λαμβάνει τα σήματα και ενεργοποιεί την έξοδο για να λάβει την κατάλληλη ενέργεια. Η οθόνη LCD διασυνδέθηκε με τον μικροελεγκτή χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της κατάστασης της ενότητας.
Αυτό το έργο μπορεί να βελτιωθεί για να υπολογίσει την απόσταση του αντικειμένου και να βρει τη θέση του αντικειμένου.
Αισθητήρας υπερήχων
Ο αισθητήρας υπερήχων στέλνει έναν παλμό ήχου υψηλής συχνότητας και υπολογίζει πόσο καιρό χρειάζεται για να επανέλθει η ηχώ του ήχου.
Αισθητήρας υπερήχων
Η ταχύτητα του ήχου είναι περίπου 341 μέτρα ανά δευτερόλεπτο στον αέρα. Ο αισθητήρας χρησιμοποιεί την ταχύτητα του ήχου στον αέρα και το χρόνο που χρειάζεται ο αισθητήρας για τη μετάδοση και λήψη του ήχου για τον υπολογισμό της απόστασης. Έτσι ανιχνεύει το αντικείμενο και βρίσκει τη θέση του αντικειμένου.
Απόσταση = χρόνος X (ταχύτητα ήχου) / 2
Ο ήχος πρέπει να μετακινηθεί από τον αισθητήρα στο αντικείμενο και να τον επαναφέρει έτσι, διαιρέστε την ταχύτητα με 2.
Σύνδεση
- Vcc: Τάση εισόδου +5 V
- GND: Εξωτερικό έδαφος
- Trig: Ψηφιακή καρφίτσα 2
- Echo: Ψηφιακή καρφίτσα 2
Ο ακροδέκτης Trig χρησιμοποιείται για την αποστολή των σημάτων και ο ακροδέκτης Echo χρησιμοποιείται για την ακρόαση των σημάτων που επιστρέφουν.
Σημείωση: κατά την εγκατάσταση, συνδέστε πρώτα το τερματικό GND, διαφορετικά η μονάδα ενδέχεται να υποστεί ζημιά.
Προδιαγραφές
- Τάση εισόδου: 5 V DC
- Στατικό ρεύμα:<2 mA
- Τάση εξόδου: 5 V υψηλό και 0 V χαμηλό
- Εύρος ανίχνευσης: 2 cm έως 500 cm
- Διαστάσεις: 3,4 x 2 x 1,5 cm
- Σήμα ενεργοποίησης εισόδου: 10 us TTL παλμό
- Σήμα ηχούς: σήμα εξόδου TTL PWM
Πλεονεκτήματα
- Παρέχει ακριβή και απρόσκοπτη μέτρηση απόστασης σε απόσταση 2cm έως 3m.
- Η υπερηχητική μέτρηση λειτουργεί σε οποιαδήποτε κατάσταση φωτισμού, άρα ένα συμπλήρωμα για ανιχνευτή υπερύθρων.
- Η ενδεικτική λυχνία ριπής δείχνει μετρήσεις σε εξέλιξη.
- Η κεφαλίδα 3 ακίδων διευκολύνει τη σύνδεση απευθείας με την πλακέτα ανάπτυξης ή με καλώδιο επέκτασης χωρίς συγκόλληση.
Εφαρμογές του αισθητήρα υπερήχων
Χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη συστημάτων ασφαλείας, διαδραστικών εκθεμάτων κινουμένων σχεδίων, συστήματα βοήθειας στάθμευσης και ρομποτική πλοήγηση.
8051 Μικροελεγκτής
Ένας μικροελεγκτής είναι ένα πολύ ενσωματωμένο τσιπ ή ένας μικροεπεξεργαστής με όλα τα περιφερειακά όπως RAM, ROM, θύρες εισόδου / εξόδου, Timers ADC κ.λπ. σε ένα μόνο τσιπ. Είναι ένα ειδικό τσιπ που ονομάζεται υπολογιστής με ένα τσιπ.
Ο μικροελεγκτής 8051 είναι ένας δημοφιλής μικροελεγκτής 8-bit. Βασίζεται σε πυρήνα CISC 8 bit της αρχιτεκτονικής του Χάρβαρντ. Διατίθεται ως τσιπ DIP ακίδων 40 ακίδων και λειτουργεί με είσοδο 5Volts DC.
Μπλοκ διάγραμμα 8051 μικροελεγκτή
Διάγραμμα μπλοκ του μικροελεγκτή 8051
Χαρακτηριστικά γνωρίσματα του μικροελεγκτή 8051
- Μνήμη προγράμματος on-chip 4KB (ROM και EPROM).
- Μνήμη δεδομένων on-chip 128 byte (RAM).
- Δίαυλος δεδομένων 8-bit, bit διευθύνσεων 16-bit και δύο χρονοδιακόπτες 16 bit T0 και T1
- 32 καταχωρήσεις γενικής χρήσης κάθε 8 bit και πέντε διακοπές.
- Τέσσερις παράλληλες θύρες κάθε 8 bit με συνολικά 32 γραμμές I / O.
- Ένας μετρητής προγράμματος 16 bit, ένας δείκτης στοίβας και ένας δείκτης δεδομένων 16 bit.
- Ένας κύκλος διδασκαλίας μικροδευτερολέπτου με κρύσταλλο 12 MHz.
- Μία θαμπό διπλή θύρα σειριακής επικοινωνίας.
Περιγραφή καρφίτσας
Ο μικροελεγκτής 8051 διατίθεται σε διαμόρφωση DIP 40 ακίδων. Μεταξύ 40 ακίδων, εκχωρούνται 32 ακίδες για τέσσερις παράλληλες θύρες P0, P1, P2 και P3, όπου κάθε θύρα καταλαμβάνει 8 ακίδες. Οι υπόλοιπες ακίδες είναι VCC, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA και PSEN.
Ένας ταλαντωτής κρυστάλλου χαλαζία συνδέεται μεταξύ των ακίδων XTAL1 και XTAL2 με τιμή πυκνωτή 30pF. Εάν χρησιμοποιείται άλλη πηγή εκτός από τον κρυσταλλικό ταλαντωτή, οι ακίδες XTAL1 και XTAL2 παραμένουν ανοιχτές.
Σειριακή επικοινωνία σε μικροελεγκτή 8051
Ο μικροελεγκτής 8051 έχει δύο ακίδες για μεταφορά και λήψη των δεδομένων μέσω σειριακής επικοινωνίας. Αυτές οι δύο ακίδες είναι μέρος μιας θύρας P3 (P3.0 και P3.1).
Αυτές οι ακίδες είναι συμβατές με TTL και ως εκ τούτου απαιτούν ένα πρόγραμμα οδήγησης γραμμής για να τα καταστήσουν συμβατά με RS232. Το MAX232 χρησιμοποιείται ως πρόγραμμα οδήγησης γραμμής. Η σειριακή επικοινωνία ελέγχεται από έναν καταχωρητή 8 bit που ονομάζεται καταχωρητής SCON.
Εφαρμογές του κυκλώματος ανίχνευσης αντικειμένων υπερήχων
- Αυτό το έργο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως η φωτογραφία άγριας ζωής (Motion Sensing Camera Trigger), η παρακολούθηση της περιοχής ασφαλείας κ.λπ.
- Μπορούμε να μετρήσουμε με ακρίβεια τις αποστάσεις με το Κύκλωμα Ανίχνευσης Αντικειμένων Υπερήχων.
- Αυτό το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συναγερμός διαρρήκτη.
- Χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη συστημάτων ασφαλείας, διαδραστικών εκθεμάτων κινουμένων σχεδίων, συστημάτων υποβοήθησης στάθμευσης και ρομποτικής πλοήγησης.
Επομένως, όλα αυτά αφορούν την κατασκευή κυκλώματος ανίχνευσης υπερήχων με χρήση μικροελεγκτή 8051. Ελπίζουμε να έχετε καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις σχετικά με αυτό το θέμα ή έργα ασύρματης τεχνολογίας , δώστε τις πολύτιμες προτάσεις σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων.
