Matja e distancës dixhitale DIY me ndërfaqe të sensorit tejzanor: 5 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:13

Qëllimi i këtij Instructable është të hartojë një sensor dixhital të distancës me ndihmën e një GreenPAK SLG46537. Sistemi është projektuar duke përdorur ASM dhe përbërës të tjerë brenda GreenPAK për të bashkëvepruar me një sensor tejzanor.

Sistemi është krijuar për të kontrolluar një bllok me një goditje, i cili do të gjenerojë pulsin e këmbëzës me gjerësinë e nevojshme për sensorin tejzanor dhe do të klasifikojë sinjalin eko kthyes (proporcional me distancën e matur) në 8 kategori distanca.

Ndërfaqja e krijuar mund të përdoret për të drejtuar një sensor dixhital të distancës për t'u përdorur në një larmi të gjerë aplikimesh, të tilla si sistemet e ndihmës në parkim, robotikë, sisteme paralajmërimi, etj.

Më poshtë kemi përshkruar hapat e nevojshëm për të kuptuar sesi zgjidhja është programuar për të krijuar matjen dixhitale të distancës me ndërfaqen e sensorit tejzanor. Sidoqoftë, nëse thjesht doni të merrni rezultatin e programimit, shkarkoni softuerin GreenPAK për të parë Skedarin e Dizajnit të GreenPAK të përfunduar tashmë. Lidheni Kompletin e Zhvillimit GreenPAK me kompjuterin tuaj dhe goditni programin për të krijuar matjen dixhitale të distancës me ndërfaqen e sensorit tejzanor.

Hapi 1: Ndërfaqja me sensorin dixhital tejzanor

Sistemi i projektuar dërgon impulse shkaktuese në sensorin tejzanor çdo 100 ms. Komponentët e brendshëm të GreenPAK, së bashku me ASM, mbikëqyrin klasifikimin e sinjalit eko kthyes nga sensori. ASM i dizajnuar përdor 8 gjendje (gjendjet 0 deri në 7) për të klasifikuar jehonën nga sensori tejzanor duke përdorur teknikën e kalimit iterativ në gjendjet ndërsa sistemi pret sinjalin e jehonës. Në këtë mënyrë, sa më tej ASM të kalojë nëpër shtete, aq më pak LED ndriçojnë.

Ndërsa sistemi vazhdon të matet çdo 100 ms (10 herë në sekondë) bëhet e lehtë të shihet rritja ose ulja në distancat e matura me sensorin.

Hapi 2: Sensori tejzanor i distancës

Sensori që do të përdoret në këtë aplikacion është HC-SR04, i cili ilustrohet me Figurën 1 në vijim.

Sensori përdor një burim 5 V në kunjin më të majtë dhe lidhjen GND në kunjin më të djathtë. Ajo ka një hyrje, e cila është sinjali i shkasit, dhe një dalje, që është sinjali i jehonës. GreenPAK gjeneron një impuls të përshtatshëm të shkaktimit për sensorin (10 us sipas fletës së të dhënave të sensorit) dhe mat sinjalin përkatës të impulsit jehonë (proporcional me distancën e matur) të siguruar nga sensori.

E gjithë logjika është vendosur brenda GreenPAK duke përdorur ASM, blloqe vonesash, sportele, oshilatorë, flipflops D dhe përbërës me një goditje. Komponentët përdoren për të gjeneruar impulsin e kërkuar të shkaktimit të hyrjes për sensorin tejzanor dhe për të klasifikuar impulsin eko kthyes proporcional me distancën e matur në zonat e distancës siç përshkruhet në pjesët në vijim.

Lidhjet e nevojshme për projektin janë treguar në Figurën 2.

Shkaktari hyrës i kërkuar nga sensori është një dalje e gjeneruar nga GreenPAK, dhe dalja jehonë e sensorit përdoret për të matur distancën nga GreenPAK. Sinjalet e brendshme të sistemit do të drejtojnë një komponent me një goditje për të gjeneruar pulsin e kërkuar për të shkaktuar sensorin dhe jehona e kthyer do të klasifikohet, duke përdorur flip-flops, blloqe logjike (LUT dhe inverter), dhe një bllok kundër, në 8 zonat e distancës. Flip-flop-at D në fund do të mbajnë klasifikimin në LED-të e daljes derisa të bëhet masa tjetër (10 masa për sekondë).

Hapi 3: Realizimi me Projektuesin GreenPAK

Ky dizajn do të demonstrojë funksionalitetin shtetëror të makinerisë së GreenPAK. Meqenëse ka tetë shtete brenda makinës shtetërore të propozuar, GreenPAK SLG46537 është i përshtatshëm për aplikimin. Makina është projektuar në softuerin GreenPAK Designer siç tregohet në Figurën 3, dhe përkufizimet e rezultateve janë vendosur në diagramin RAM të Figurës 4.

Diagrami i plotë i qarkut të krijuar për aplikim mund të shihet në Figurën 5. Blloqet dhe funksionalitetet e tyre janë përshkruar pas Figurës 5.

Siç mund të shihet në figurën 3, figurën 4 dhe figurën 5, sistemi është krijuar për të punuar në renditje të njëpasnjëshme të gjendjes për të gjeneruar një impuls të shkrepjes 10 us për sensorin e distancës tejzanor, duke përdorur bllokun CNT2/DLY2 si një komponent me një goditje së bashku me orën 25 MHz nga OSC1 CLK, për të gjeneruar sinjal në daljen PIN4 TRIG_OUT. Ky komponent me një goditje nxitet nga blloku i numëruesit CNT4/DLY4 (OSC0 CLK/12 = 2kHz orë) çdo 100 ms, duke shkaktuar sensorin 10 herë në sekondë. Sinjali i jehonës, vonesa e të cilit është proporcionale me distancën e matur, vjen nga hyrja PIN2 ECHO. Grupi i përbërësve DFF4 dhe DFF4, CNT3/DLY3, LUT9 krijojnë vonesën për të ndjekur gjendjet e ASM. Siç mund të shihet në figurën 3 dhe figurën 4, sa më tej që sistemi të përshkojë gjendjet, aq më pak dalje nxiten.

Hapat e zonave të distancës janë 1.48 ms (sinjal jehonë), i cili është proporcional me rritje 0.25 cm, siç tregohet në Formulën 1. Në këtë mënyrë ne kemi 8 zona distanca, nga 0 në 2 m në hapa 25 cm, siç tregohet në Tabela 1.

Hapi 4: Rezultatet

Për të testuar modelin, konfigurimi i përdorur në mjetin e emulimit të ofruar nga softueri mund të shihet në Figurën 6. Lidhjet në kunjat e softuerit të emulimit mund të shihen pas tij në Tabelën 2.

Testet e emulimit tregojnë se dizajni funksionon siç pritej duke siguruar një sistem ndërfaqeje për të bashkëvepruar me sensorin tejzanor. Mjeti i emulimit i siguruar nga GreenPAK u vërtetua si një mjet i madh simulimi për të testuar logjikën e projektimit pa programuar çipin dhe një mjedis të mirë për të integruar procesin e zhvillimit.

Testet e qarkut u bënë duke përdorur një burim të jashtëm 5 V (gjithashtu i projektuar dhe zhvilluar nga autori) për të siguruar tensionin nominal të sensorit. Figura 7 tregon burimin e jashtëm të përdorur (burim i jashtëm 020 V).

Për të testuar qarkun, dalja e jehonës nga sensori ishte e lidhur në hyrjen e PIN2 dhe hyrja e këmbëzës ishte e lidhur në PIN4. Me atë lidhje, ne mund të testojmë qarkun për secilën nga distancat e distancës të specifikuara në Tabelën 1 dhe rezultatet ishin si më poshtë në Figurën 8, Figura 9, Figura 10, Figura 11, Figura 12, Figura 13, Figura 14, Figura 15 dhe Figura 16.

Rezultatet vërtetojnë se qarku funksionon siç pritej, dhe moduli GreenPAK është i aftë të veprojë si ndërfaqe për sensorin e distancës tejzanor. Nga testet, qarku i projektuar mund të përdorë makinën shtetërore dhe përbërësit e brendshëm për të gjeneruar pulsin e kërkuar të shkasit dhe të klasifikojë vonesën e jehonës kthyese në kategoritë e specifikuara (me hapa 25 cm). Këto matje u bënë me sistemin online, duke u matur çdo 100 ms (10 herë në sekondë), duke treguar se qarku funksionon mirë për aplikimet e vazhdueshme të matjes së distancës, siç janë pajisjet ndihmëse të parkimit të makinave etj.

Hapi 5: Shtesa të mundshme

Për të zbatuar përmirësime të mëtejshme në projekt, projektuesi mund të rrisë distancën për të përfshirë të gjithë gamën e sensorit tejzanor (aktualisht ne jemi në gjendje të klasifikojmë gjysmën e intervalit nga 0 m në 2 m, dhe diapazoni i plotë është nga 0 m në 4 m) Një përmirësim tjetër i mundshëm do të ishte konvertimi i impulsit të matur të ekos në distancë që do të shfaqet në ekranet BCD ose ekranet LCD.

Përfundim

Në këtë Instructable një sensor dixhital tejzanor i distancës u zbatua duke përdorur modulin GreenPAK si një njësi kontrolli për të drejtuar sensorin dhe për të interpretuar daljen e tij të impulsit jehonë. GreenPAK zbaton një ASM së bashku me disa përbërës të tjerë të brendshëm për të drejtuar sistemin.

Softueri i zhvillimit GreenPAK dhe bordi i zhvillimit u dëshmuan si mjete të shkëlqyera për prototipimin dhe simulimin e shpejtë gjatë procesit të zhvillimit. Burimet e brendshme të GreenPAK, përfshirë ASM, oshilatorët, logjikën dhe GPIO ishin të lehta për tu konfiguruar për të zbatuar funksionalitetin e dëshiruar për këtë dizajn.