Đang tải... (xem toàn văn)
ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG SÓNG SIÊU âm DÙNG PIC (có code và layout) ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG SÓNG SIÊU âm DÙNG PIC (có code và layout) ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG SÓNG SIÊU âm DÙNG PIC (có code và layout) ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG SÓNG SIÊU âm DÙNG PIC (có code và layout) ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG SÓNG SIÊU âm DÙNG PIC (có code và layout)
ĐỒ ÁN ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG SÓNG SIÊU ÂM MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - SRF05: Ultra Sonic Ranger - PIC: Programmable Intellingent Computer - LCD: Liquid Crystal Display - GND: Mass (Nối đất) ĐỒ ÁN Trang 4/20 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu: Trong thời đại kỹ thuật, khoa học công nghệ Việc tạo thiết bị điện tử để phục vụ đời sống người điều quan trọng cần thiết Một sáng chế đánh giá cao sống… Đó thiết bị “Máy đo khoảng cách sử dụng sóng siêu âm“ Đây thiết bị giúp bảo vệ người lúc họ cảnh giác với nguy hiểm Đây thiết bị hay hữu ích sống đại - 1.2 Giới thiệu linh kiện: Các linh kiện để thực hiện: o PIC 16f887 o SRF05 o LCD 16x2 o Thạch anh 20MHZ o Tụ điện 22pF o Điện trở biến trở o Nút nhấn o Lm7805 CHƯƠNG CẤU TẠO LINH KIỆN VÀ CÔNG DỤNG 1.3 Sơ đồ khối: ĐoKhối khoảng cáchvào sóng siêu âm Khối Khối điềunguồn khiển tín hiệu (SRF05) (5Vdc) (PIC16f887) Khối hiển thị (LCD 16x2) ĐỒ ÁN Trang 5/20 - Nguyên lý hoạt động sơ đồ khối: o Khối nguồn cung cấp điện áp 5VDC cho linh kiện có mạch hoạt động bình thường o Khối tín hiệu vào phát thu sóng siêu âm qua cảm biến SRF05 o Khối điều khiển sử dụng vi điều khiển PIC16f887 để tính toán o Khối hiển thị sử dụng LCD 16x2 để thị kết lên hình PIC16f887: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 6/20 Hình 2.1: PIC16f887 - PIC16f887 vi điều khiển Microchip chế tạo, PIC16f887 gồm có 35 chân I/O (Input/Output) Ngồi có Timer/Couter lập trình cho timer 8-bit timer 16-bit, có kênh chuyển đổi A/D, có điều chế xung PWM lập trình với tần số lớn 20kHZ, có khối nhớ RAM với ghi FSR để tính tốn tạo địa cho cách xuất gián tiếp trực tiếp Điện áp PIC16f887 nằm khoảng từ: 1.8V - 5.5V Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 7/20 Hình 2.2: sơ đồ chân PIC16f887 SRF05 : Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 8/20 Hình 2.3: SRF05 - SRF05 (Ultra-Sonic Ranger-SRF05) cảm biến thu nhận sóng siêu âm Nó thiết lập hoạt động thông qua chân, điều khiển MODE Có thể nối khơng nối chân MODE xuống đất cho phép cảm biến điều khiển thông qua giao tiếp dùng chân hay chân I/O Khoảng cách đo từ 1cm đến 4m - SRF05 có tất chân: o Chân : VCC ( chân cấp nguồn 5V cho SRF05 ) o Chân : TRIGGER ( chân kích phát sóng siêu âm ) o Chân 3: ECHO ( chân thu tín hiệu sóng siêu âm ) o Chân : OUT ( MODE ) ( chân chọn chế độ hoạt động SRF05 ) o Chân : GND ( chân nối mass ) Nguyên lý hoạt động: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 9/20 - Hình 2.4 : Nguyên lý hoạt động SRF05 SRF05 tạo xung có độ rộng 10uS chân TRIGGER điều kiện để SRF05 tạo xung để phát sóng siêu âm, đồng thời chân ECHO kéo lên mức ( mức cao ) - Khi có tín hiệu sóng siêu âm phản hồi trở lại, chân ECHO kéo xuống mức ( mức thấp ), khơng có tín hiệu phản hồi lại sau khoảng thời gian 30ms, chân ECHO tự động kéo xuống mức thấp 1.4 LCD 16x2: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 10/20 - Hình 2.5 : LCD 16x2 Thiết bị LCD 16x2 sử dụng rộng rãi vi điều khiển, có khả hiển thị ký tự đa dạng, dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên giá thành rẻ Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 11/20 Hình 2.6: Sợ đồ chân LCD 16x2 - Sơ đồ chân LCD 16x2: o Chân 1-2 : chân cung cấp nguồn DC cho LCD 16x2 hoạt động o Chân : điều chình độ tương phản LCD 16x2 o Chân : chân chọn ghi o Chân : chân chọn chế độ đọc/ghi o Chân : chân cho phép ( ENABLE) o Chân 7-14 : chân trao đổi thơng tin với MPU, có chế độ hoạt động : Chế độ 4-bit: liệu truyền đường từ DB4 – DB7 Chế độ 8-bit: liệu truyền đường từ D0 – D7 o Chân 15-16: chân cấp nguồn cho đèn Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 12/20 1.5 Thạch anh 20Mhz: Hình 2.7: Thạch anh 20Mhz - Là linh kiện làm từ tinh thể đá thạch anh mài phẳng có độ xác cao - Thạch anh làm việc dựa hiệu ứng điện áp - Tần số cộng hưởng thạch anh tùy thuộc vào hình dáng kích thước Tần số thạch anh 20Mhz có trị số bền vững vao, bị ảnh hưởng điều kiện môi trường bên ngoài, hệ số phẩm chất mạch cộng hưởng lớn, nên tổn hao thạch anh thấp 1.6 LM7805: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 13/20 Hình 2.8: Sơ đồ chân LM7805 - Gồm có chân : o Chân : Vin – Chân nguồn đầu vào o Chân : GND – Chân nối đất o Chân : V0 – Chân nguồn đầu cho điện áp 5VDC - Dòng điện cực đại (Imax = 1A) - IC 7805 IC ổn áp 5VDC cung cấp điện áp cho PIC,IC hoạt động 2.7 Tụ điện điện trở: Tụ điện : Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 14/20 Hình 2.9: Tụ điện - Tụ điện (ký hiệu C) loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện, ngăn cách điện mơi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu - Công dụng : Cho điện áp xoay chiều qua ngăn điện áp chiều lại, tụ điện thường sử dụng dể truyền tín hiệu tầng khuyếch đại có chênh lệch điện áp chiều Điện trở : Hình 2.10: Điện trở - Được ký hiệu R, đại lượng vật lý biểu thị đặc tính cản trở dòng điện vật có khả cho dòng điện chạy qua Vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ ngược lại CHƯƠNG MẠCH NGUYÊN LÝ, MẠCH IN VÀ MÔ HÌNH THỰC TẾ 1.7 Mơ hình mơ phỏng: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 15/20 Hình 3.1: Mạch nguyên lý Nguyên lý hoạt động : - Cấp nguồn 5VDC cho PIC16f887 linh kiện khác hoạt động Khi cảm biến SRF05 phát sóng âm chân ECHO nhảy lên mức (mức cao), cảm biến thu sóng âm phản hồi lại gặp vật cản chân ECHO nhảy xuống mức (mức thấp) Khoảng thời gian mà chân ECHO từ mức xuống mức khoảng thời gian sóng siêu âm từ cảm biến đến vật cản PIC 16f887 sử lý tính tốn khoảng cách từ cảm biến đến vật cản hiển thị khồng cách tính lên LCD - Cách tính khoảng từ khoảng thời gian đo : o Gọi “S” quãng đường vừa vừa sóng âm S = 2.d d: khoảng cách từ cảm biến đến vật cản (đơn vị cm) Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 16/20 o Gọi “V” vận tốc sóng âm : V = 334m/s = 0.0344cm/us o Gọi “t” khoảng thời gian mức ECHO t 2.d = V.t d = V t d = 0,0344 1.8 Mạch in : Hình 3.2: Mạch in 1.9 Mạch thực tế: Đo khoảng cách sóng siêu âm t 58.13 d ≈ t 58 d= ĐỒ ÁN Trang 17/20 Hình 3.3: Mạch thực tế CHƯƠNG Đo khoảng cách sóng siêu âm NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Trang 18/20 1.10 Nhận xét: Ưu điểm: - Nguyên lý hoạt động đơn giản dễ sử dụng - Có thể đo khoảng cách xa - Kích thước mạch nhỏ tiết kiệm - Có điện tiêu thụ thấp Nhược điểm: - Khoảng cách sai xót tác động từ mơi trường bên tác động vào cảm biến SRF05 - Dễ bị hư hỏng không bảo quản cẩn thận CHƯƠNG - KẾT LUẬN 1.11 Kết luận: Mạch chạy với mơ máy tính Đo khoảng cách gần có độ xác cao 1.12 Hướng phát triểm: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 19/20 - Chúng ta gắn thêm BUZZER để báo hiệu khoảng cách nguy hiểm hai vật xắp va chạm vào - Có thể làm thiết bị bảo vệ cho xe hơi, xe bốn bánh giúp cho người điều khiển biết khoảng cách an tồn tham gia giao thơng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] https://www.google.com.vn/search? q=SRF05&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi99NPtrbjXAhWKs48 KHTnVB6UQ_AUICigB#imgrc=TYjrtuji20eUmM [2] http://www.datasheetspdf.com/datasheet/search.php?sWord=16f887 Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 20/20 [3] http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/41291f.pdf [4] https://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf05tech.htm PHỤ LỤC A Trương trình PIC16f887: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 21/20 Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 22/20 Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 23/20 Đo khoảng cách sóng siêu âm ... trình PIC1 6f887: Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 21/20 Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 22/20 Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 23/20 Đo khoảng cách sóng siêu âm ... cho cách xuất gián tiếp trực tiếp Điện áp PIC1 6f887 nằm khoảng từ: 1.8V - 5.5V Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 7/20 Hình 2.2: sơ đồ chân PIC1 6f887 SRF05 : Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ... vừa vừa sóng âm S = 2.d d: khoảng cách từ cảm biến đến vật cản (đơn vị cm) Đo khoảng cách sóng siêu âm ĐỒ ÁN Trang 16/20 o Gọi “V” vận tốc sóng âm : V = 334m/s = 0.0344cm/us o Gọi “t” khoảng thời