Схема ультразвукового обнаружения объектов на базе микроконтроллера 8051

ультразвуковые датчики используются для обнаружения объекта, измерения расстояния до объекта и имеют множество приложений. В данной статье рассматривается схема ультразвукового датчика обнаружения объектов на микроконтроллерах 8051. Ультразвуковой датчик обеспечивает самый простой метод обнаружения объектов и обеспечивает идеальное измерение между неподвижными или движущимися объектами. Датчик измеряет время, необходимое для того, чтобы звуковое эхо вернулось и отправило его на микроконтроллер в виде импульса переменной ширины.

Схема ультразвукового обнаружения объектов

Эта схема предназначена для демонстрации обнаружения объекта перед ультразвуковым преобразователем. Ультразвуковой преобразователь состоит из передатчика и приемника. Передатчик генерирует звуковую волну 40 кГц, а приемник обнаруживает звуковую волну 40 кГц и преобразует ее в электрические сигналы, которые подаются на микроконтроллер.

Блок-схема цепи обнаружения объектов

Требования к оборудованию

• Модуль ультразвукового датчика
• микроконтроллер 8051
• ЖК-экран
• Светодиод
• Кристалл
• Транзисторы, диоды, конденсаторы и резисторы
• Преобразователь
• Регулятор напряжения
• Магнитный пистолет

Требования к программному обеспечению

• Программное обеспечение Keil IDE
• Встроенный C

Схема ультразвукового обнаружения объектов

Порядок работы

Эта схема разработана с микроконтроллером 8051 и ультразвуковым датчиком. Датчик передает ультразвуковые звуковые волны с частотой кГц. Когда объект или препятствие приближается к датчику, звуковые волны отражаются. Затем приемник обнаруживает звуковую волну с частотой килогерц.

Схема преобразует звуковые сигналы в электрические сигналы, которые подаются на микроконтроллер через интерфейс. Микроконтроллер принимает сигналы и активирует выход для выполнения соответствующих действий. ЖК-дисплей, подключенный к микроконтроллеру, используется для отображения состояния модуля.

Этот проект можно улучшить, чтобы вычислить расстояние до объекта и найти его местоположение.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик посылает высокочастотный звуковой импульс и вычисляет, сколько времени требуется, чтобы эхо звука вернулось обратно.

Скорость звука в воздухе составляет примерно 341 метр в секунду. Датчик использует скорость звука в воздухе и время, затрачиваемое датчиком на передачу и прием звука, для расчета расстояния. Таким образом обнаруживает объект и находит местоположение объекта.

Расстояние =время X (скорость звука) / 2

Звук должен перемещаться от датчика к объекту и возвращаться обратно, поэтому разделите скорость на 2.

Подключение

• Vcc:входное напряжение +5 В
• GND:внешнее заземление
• Триггер:цифровой вывод 2
• Эхо:цифровой вывод 2

Вывод Trig используется для отправки сигналов, а вывод Echo используется для прослушивания возвращаемых сигналов.

Примечание:при установке сначала подключите клемму GND, иначе модуль может быть поврежден.

Технические характеристики

• Входное напряжение:5 В постоянного тока
• Статический ток:<2 мА
• Выходное напряжение:5 В высокое и 0 В низкое
• Дальность обнаружения:от 2 до 500 см
• Размеры:3,4 x 2 x 1,5 см
• Входной сигнал запуска:импульс TTL 10 мкс.
• Эхо-сигнал:выходной сигнал TTL PWM

Преимущества

• Обеспечивает точное и бесконтактное измерение расстояния в диапазоне от 2 см до 3 м.
• Ультразвуковые измерения работают при любых условиях освещения, поэтому могут использоваться в качестве дополнения к инфракрасному детектору объектов.
• Светодиодный индикатор пакетного режима показывает, что измерения выполняются.
• 3-контактный разъем позволяет легко подключаться к плате разработки напрямую или с помощью удлинительного кабеля без пайки.

Применение ультразвукового датчика

Используется для разработки систем безопасности, интерактивных анимированных экспонатов, систем помощи при парковке и роботизированной навигации.

Микроконтроллер 8051

Микроконтроллер - это высокоинтегрированный чип или микропроцессор со всеми периферийными устройствами, такими как RAM, ROM, порты ввода-вывода, таймеры, АЦП и т. д., на одном кристалле. Это специальный чип, называемый однокристальным компьютером.

Микроконтроллер 8051 - популярный 8-битный микроконтроллер. Он основан на 8-битном ядре CISC гарвардской архитектуры. Он доступен в виде микросхемы DIP с 40 контактами и работает с входом 5 В постоянного тока.

Блок-схема микроконтроллера 8051

Основные характеристики микроконтроллера 8051

• Встроенная программная память объемом 4 КБ (ПЗУ и СППЗУ).
• 128 байт встроенной памяти данных (RAM).
• 8-битная шина данных, 16-битный адресный бит и два 16-битных таймера T0 и T1
• 32 универсальных регистра по 8 бит каждый и пять прерываний.
• Четыре параллельных порта по 8 бит каждый, всего 32 линии ввода-вывода.
• Один 16-битный программный счетчик, один указатель стека и один 16-битный указатель данных.
• Один цикл инструкции микросекунды с кристаллом 12 МГц.
• Один глухой дуплексный последовательный порт связи.

Описание булавки

Микроконтроллер 8051 доступен в 40-контактной конфигурации DIP. Из 40 контактов 32 контакта выделены для четырех параллельных портов P0, P1, P2 и P3, каждый из которых занимает 8 контактов. Остальные контакты:VCC, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA и PSEN.

К контактам XTAL1 и XTAL2 подключен кварцевый генератор с емкостью конденсатора 30 пФ. Если используется источник, отличный от кварцевого генератора, выводы XTAL1 и XTAL2 остаются открытыми.

Последовательная связь в микроконтроллере 8051

Микроконтроллер 8051 имеет два контакта для передачи и приема данных через последовательную связь. Эти два контакта являются частью порта P3 (P3.0 и P3.1).

Эти контакты совместимы с TTL и, следовательно, для их совместимости с RS232 требуется драйвер линии. MAX232 используется как драйвер линии. Последовательная связь управляется 8-битным регистром, называемым регистром SCON.

Применение схемы ультразвукового обнаружения объектов

• Этот проект можно использовать для таких приложений, как фотосъемка дикой природы (запуск камеры с датчиком движения), мониторинг зоны безопасности и т. д.
• Мы можем точно измерять расстояния с помощью ультразвуковой схемы обнаружения объектов.
• Эту цепь можно использовать как охранную сигнализацию.
• Используется для разработки систем безопасности, интерактивных анимированных экспонатов, систем помощи при парковке и роботизированной навигации.

Итак, это все о создании схемы ультразвукового обнаружения объектов с использованием микроконтроллера 8051. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой темы или проектов, основанных на беспроводных технологиях, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя раздел комментариев ниже.