Cảm biến siêu âm được sử dụng để phát hiện đối tượng, đo khoảng cách của đối tượng và có nhiều ứng dụng. Bài viết này thảo luận về mạch của Cảm biến phát hiện vật thể siêu âm sử dụng vi điều khiển 8051 . Cảm biến siêu âm cung cấp phương pháp phát hiện đối tượng dễ dàng nhất và cho phép đo hoàn hảo giữa các đối tượng đứng yên hoặc chuyển động. Cảm biến đo thời gian cần thiết để âm thanh dội lại và gửi cùng một xung đến bộ vi điều khiển dưới dạng xung có độ rộng thay đổi.
Mạch phát hiện vật thể siêu âm
Mạch này được thiết kế để chứng minh việc phát hiện một đối tượng phía trước Đầu dò siêu âm . Một đầu dò siêu âm bao gồm một máy phát và máy thu. Bộ phát tạo ra sóng âm thanh 40KHz trong khi bộ thu phát hiện sóng âm thanh 40KHz và chuyển nó thành tín hiệu điện được đưa đến bộ vi điều khiển.
Sơ đồ khối của mạch phát hiện đối tượng
Sơ đồ khối của mạch phát hiện vật thể siêu âm
yêu cầu phần cứng
- Mô-đun cảm biến siêu âm
- Vi điều khiển 8051
- LCD
- Đèn LED
- Pha lê
- Bóng bán dẫn, Điốt, Tụ điện và Điện trở
- Máy biến áp
- Bộ điều chỉnh điện áp
- Súng từ tính
Yêu cầu phần mềm
- Phần mềm Keil IDE
- Nhúng C
Mạch phát hiện vật thể siêu âm
Mạch phát hiện vật thể siêu âm
Quy trình làm việc
Mạch này được thiết kế với bộ vi điều khiển 8051 và thiết bị cảm biến sóng siêu âm . Cảm biến truyền sóng âm thanh siêu âm của kHz. Khi một vật thể hoặc chướng ngại vật đi trước cảm biến, sóng âm thanh sẽ bị phản xạ. Khi đó máy thu phát hiện ra sóng âm kHz.
Mạch chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện được đưa đến giao diện vi điều khiển. Bộ vi điều khiển nhận các tín hiệu và kích hoạt đầu ra để thực hiện hành động thích hợp. Màn hình LCD được giao tiếp với bộ vi điều khiển được sử dụng để hiển thị trạng thái của mô-đun.
Dự án này có thể được nâng cao để tính toán khoảng cách của đối tượng và tìm vị trí của đối tượng.
Thiết bị cảm biến sóng siêu âm
Cảm biến siêu âm gửi một xung âm thanh tần số cao và tính toán khoảng thời gian để tiếng vọng của âm thanh trở lại.
Thiết bị cảm biến sóng siêu âm
Tốc độ âm thanh trong không khí xấp xỉ 341 mét / giây. Cảm biến sử dụng tốc độ âm thanh trong không khí và thời gian mà cảm biến truyền và nhận âm thanh để tính khoảng cách. Do đó phát hiện đối tượng và tìm vị trí của đối tượng.
Khoảng cách = thời gian X (tốc độ âm thanh) / 2
Âm thanh phải truyền từ cảm biến đến vật thể và hoàn nguyên nó trở lại, chia tốc độ cho 2.
Kết nối
- Vcc: Điện áp đầu vào +5 V
- GND: Mặt bằng bên ngoài
- Trig: Chân số 2
- Echo: Chân số 2
Chân Trig được sử dụng để gửi tín hiệu và chân Echo được sử dụng để lắng nghe các tín hiệu trả về.
Lưu ý: khi cài đặt, hãy kết nối đầu cuối GND trước, nếu không, mô-đun có thể bị hỏng.
Thông số kỹ thuật
- Điện áp đầu vào: 5 V DC
- Dòng tĩnh:<2 mA
- Điện áp đầu ra: 5 V cao và 0 V thấp
- Phạm vi phát hiện: 2 cm đến 500 cm
- Kích thước: 3,4 x 2 x 1,5 cm
- Tín hiệu kích hoạt đầu vào: xung TTL 10 us
- Tín hiệu tiếng vang: tín hiệu TTL PWM đầu ra
Ưu điểm
- Cung cấp phép đo khoảng cách chính xác và không tiếp xúc trong phạm vi từ 2cm đến 3m.
- Đo siêu âm hoạt động trong mọi điều kiện ánh sáng, do đó là một bổ sung cho máy dò vật thể hồng ngoại.
- Đèn LED chỉ báo liên tục hiển thị các phép đo đang được thực hiện.
- Đầu cắm 3 chân giúp dễ dàng kết nối trực tiếp với bo mạch phát triển hoặc với cáp mở rộng mà không cần hàn.
Các ứng dụng của cảm biến siêu âm
Được sử dụng để phát triển hệ thống bảo mật, triển lãm hoạt hình tương tác, hệ thống hỗ trợ đỗ xe và điều hướng bằng robot.
Bộ vi điều khiển 8051
Vi điều khiển là một chip tích hợp cao hoặc một bộ vi xử lý với tất cả các thiết bị ngoại vi như RAM, ROM, cổng I / O, bộ hẹn giờ ADC, v.v. trên một chip duy nhất. Nó là một chip chuyên dụng được gọi là máy tính một chip.
Vi điều khiển 8051 là một loại vi điều khiển 8 bit phổ biến. Nó dựa trên lõi CISC 8 bit của kiến trúc Harvard. Nó có sẵn dưới dạng chip chân DIP 40 chân và hoạt động với đầu vào DC 5volts.
Sơ đồ khối của vi điều khiển 8051
Sơ đồ khối của Vi điều khiển 8051
Các tính năng nổi bật của Vi điều khiển 8051
- Bộ nhớ chương trình trên chip 4KB (ROM và EPROM).
- Bộ nhớ dữ liệu trên chip (RAM) 128 byte.
- Bus dữ liệu 8 bit, bit địa chỉ 16 bit và hai bộ định thời 16 bit T0 và T1
- 32 thanh ghi mục đích chung, mỗi thanh ghi 8 bit và năm ngắt.
- Bốn cổng song song, mỗi cổng 8 bit với tổng số 32 dòng I / O.
- Một bộ đếm chương trình 16 bit, một con trỏ ngăn xếp và một con trỏ dữ liệu 16 bit.
- Một chu kỳ lệnh micro giây với tinh thể 12 MHz.
- Một cổng giao tiếp nối tiếp song công buồn tẻ.
Ghim Mô tả
Bộ vi điều khiển 8051 có sẵn trong cấu hình DIP 40 chân. Trong số 40 chân, 32 chân được phân bổ cho bốn cổng song song P0, P1, P2 và P3, mỗi cổng chiếm 8 chân. Các chân còn lại là VCC, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA và PSEN.
Một bộ dao động tinh thể thạch anh được kết nối qua các chân XTAL1 và XTAL2 với giá trị tụ điện 30pF. Nếu một nguồn không phải là bộ dao động tinh thể được sử dụng thì các chân XTAL1 và XTAL2 sẽ được mở.
Giao tiếp nối tiếp trong Vi điều khiển 8051
Bộ vi điều khiển 8051 có hai chân để truyền và nhận dữ liệu thông qua giao tiếp nối tiếp. Hai chân này là một phần của cổng P3 (P3.0 và P3.1).
Các chân này tương thích với TTL và do đó chúng yêu cầu trình điều khiển đường truyền để làm cho chúng tương thích với RS232. MAX232 được sử dụng làm trình điều khiển dòng. Giao tiếp nối tiếp được điều khiển bởi một thanh ghi 8 bit gọi là thanh ghi SCON.
Các ứng dụng của mạch phát hiện vật thể siêu âm
- Dự án này có thể được sử dụng cho các ứng dụng như chụp ảnh động vật hoang dã (Motion Sensing Camera Trigger), giám sát khu vực an ninh, v.v.
- Chúng ta có thể đo chính xác khoảng cách với Mạch phát hiện vật thể bằng sóng siêu âm.
- Mạch này có thể được sử dụng như một thiết bị báo trộm.
- Được sử dụng để phát triển hệ thống an ninh, triển lãm hoạt hình tương tác, hệ thống hỗ trợ đỗ xe và điều hướng bằng robot.
Vì vậy, đây là tất cả về việc tạo ra mạch phát hiện vật thể siêu âm sử dụng vi điều khiển 8051. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến chủ đề này hoặc các dự án dựa trên công nghệ không dây , hãy đóng góp ý kiến quý báu của bạn bằng cách bình luận ở phần bình luận bên dưới.
