Программирование микроконтроллера. Алгоритм
Разработка структурной схемы
жүктеу/скачать 463.75 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 3 Выбор элементной базы
- 3.1 Выбор датчика измерения расстояния
| 2 Разработка структурной схемы
Из анализа задачи следует, что в состав электронного дальномера должны входить следующие компоненты: ИК-датчик расстояния - первичный преобразователь расстояния в электрическое напряжение Цифровой дисплей - элемент, отображающий значение расстояния Индикатор ошибки – элемент, сигнализирующий об ошибке Микроконтроллер - элемент, управляющий электронным дальномером, т.е. опрашивающий датчик с некоторой периодичностью и преобразующий его аналоговый электрический сигнал в цифровой, а также, выводящий это значение на индикатор Источник питания - элемент, питающий электронный дальномер. Структурная схема электронного термометра представлена на рисунке 11. Рисунок 11 - Структурная схема 3 Выбор элементной базы Элементная база, как правило, выбирается исходя из требований к проектируемому устройству. В нашем случае определяющими требованиями являются: диапазон и погрешность измерений (для датчика), диапазон рабочих температур, надёжность. Итак, для электронного дальномера необходимо выбрать следующие компоненты: а) датчик расстояния; б) дисплей; в) микроконтроллер. г) индикатор д) источник питания 3.1 Выбор датчика измерения расстояния В ходе проектирования данного устройства было рассмотрено несколько способов измерения расстояния. В дальномере было решено использовать датчик расстояния Sharp 0A41SK F 272 ИК-датчик расстояния Sharp0A41SK F 272 имеет следующие технические характеристики: а) напряжение питания 5В; б) измеряемоерасстояние: от 40 до 300 мм в) погрешность измерения: 5 мм д) информация о расстоянии выдаётся напряжением В пластмассовом корпусе датчика находятся ИК светодиод и приемник, представляющий собой матрицу светочувствительных элементов, закрытых линзой. Корпус имеет два отверстия для винтового крепления. Оптика светодиода создает узкий луч. Электроника датчика Sharp GP2Y0A21YK0F преобразует сигналы матрицы ИК-приемника в один аналоговый сигнал. На корпусе датчика расположена вилка соединителя JapanSolderlessTerminal (JST) тип S3B-PH, имеющая 3 контакта. Для подключения датчика расстояния используют жгут из трех проводов. Подключение можно сделать через фирменный жгут 3-Pin Female JST PH-StyleCable имеющий розетку JST. В этом случае цветовая маркировка проводов будет соответствовать сигналам: красный – питание, черный – общий, белый – выходной сигнал. Датчик фиксирует отражение от объекта луча светодиода на удалении не более 0,3 м. Объекты находящиеся дальше датчик расстояния Sharp GP2Y0A21YK0F “не видит”. “Угол зрения” можно представить в виде конуса с диаметром в средней части около 0,16 м. Излучение отражается под углом и возвращается на воспринимающий элемент датчика. Чем дальше объект, тем острее угол. Принцип работы заключается в облучении разных участков матрицы при различных углах отражения. В зависимости от облучаемых участков выходной аналоговый сигнал принимает ту или иную величину. Нелинейность выходного сигнала При отсутствии препятствия минимальное напряжение выходного сигнала около 0,5 В. Чем ближе находится препятствие, тем выше напряжение на выходе. При приближении датчика к препятствию на расстояние от 0,8 до 0,4 м напряжение выхода возрастает почти линейно до величины 1,5 В. Дальнейшее сближение вызывает увеличение скорости нарастания напряжения выхода и на расстоянии от 10 см до 4 см возрастает уже от 2,3 до 3,2 В. Здесь сближение на 6 см увеличило выход на 0,9 В. При дальнейшем сближении закономерность нарушается и происходит снижение напряжения выхода. Обработка данных требует представления их в виде расстояния, а не напряжения выхода. Для точного измерения расстояния обработка должна учитывать закономерность связывающую расстояние и выходной уровень. Программно нелинейность выходного сигнала корректируется с помощью таблицы или путем преобразования значения напряжения в расстояние по формуле. У разных экземпляров Sharp GP2Y0A21YK0F кривая отличается незначительно. После оцифровки данных необходимо линеаризовать значения, другими словами превратить кривую зависимости напряжение/расстояние в прямую. Практически для этого каждое получаемое значение необходимо преобразовать по формуле. На основании данных преобразование следует проводить по формуле: V=1/(R+k) где: V – результат АЦП преобразования, R – расстояние, k – константа. Для предыдущей модификации датчика Sharp GP2Y0A21YK0F ее значение 0,42. Операция деления выпрямляет зависимость. Значение константы может быть применено и для других моделей датчиков. Для хорошей функции преобразования необходимо экспериментальным путем определить константу k. Заключенные в МК математика и программирование состоят в линеаризации характеристики датчика на первом этапе обработки сигнала. Для 10-битного преобразования АЦП после подбора константы для предыдущей модели датчика формула для опорного напряжения 2.56 вольт будет выглядеть так: R=5222/(V-13) Здесь 5222 и 13 константы, их лучше уточнить экспериментально. В программе вычисляется расстояния по полученной формуле. жүктеу/скачать 463.75 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|