Ультразвуковий вимірювач відстаней - Практическая работа

Вимірювання - одна з найважливіших справ у сучасному житті, але не завжди було так. З глибокої давнини наші предки вимірювали відстань природними засобами, які завжди були поряд: кроками, довжиною ліктя, стопи, шириною пальця і т.д. Був виготовлений брусок довжиною в один метр із сплаву платини (90%) та іридію (10%) - так званий «архівний» метр, який і був прийнятий за еталон («такий, який він є»). Це робиться за допомогою вимірювання часу, за який радіосигнал від супутника доходить до приймача на Землі, а потім по цьому часу обчислюється відстань. ТОВ «Навіс-Україна» було створено в січні 2005 року підприємством ЗАТ «КБ Навіс» на базі фахівців з навігаційних технологій конструкторського бюро ДП «Орізон-Навігація», Україна.При цьому прилад може брати на себе додаткову функцію перерахунку відстані на карті в реальне відстань на місцевості з урахуванням масштабу картографічного матеріалу. Прилад швидко і точно збирає й обробляє дані, дозволяючи чітко визначати відстані на місцевості. Принцип дії лазерного далекоміра базується на відбиванні лазерного променя від обєкта, при цьому відстань визначається за часом повернення імпульсу. Вимірюючи час, який витрачає промінь на шлях до відбивача і назад і знаючи значення швидкості світла, можна розрахувати відстань між лазером і обєкта. Так, при імпульсному методі вимірювання відстані використовується наступне співвідношення: L = ct/2n (2.1) де L - відстань до обєкта, c - швидкість світла у вакуумі, n - показник заломлення середовища, у якому поширюється випромінювання, t - час проходження імпульсу до цілі і назад.У промисловості широко використовуються різноманітні вимірювачі відстаней, зокрема ультразвукові, сюди також можна віднести вимірювачі відстаней які використовуються на будівництві, ультразвукові датчики рівня і т.д.Мікроконтролер видає оптичні імпульси на випромінювач, він перетворює ці імпульси в звукові коливання, які поширюються в просторі відбиваються від перешкоді і повертаються на приймач. Приймач перетворює звукові імпульси в електричний сигнал та подає їх на контролер, він визначає час проходження сигналу, робить необхідні обчислення і відображає результат на індикаторі.Основою схеми є мікроконтролер, до якого підключений індикатор та датчик. Для зменшення навантаження на виводи мікроконтролера сегменти індикатора підключенні через струмообмежувальні резистори. Підключення індикатора до мікроконтролера показано в таблиці 4.1. Вивід мікроконтролера Номер виводу мікроконтролера Вивід індикатора Номер виводу індикатора Підключення датчика до мікроконтролера показано в таблиці 4.2.Відповідно до завдання використовується контролер PIC16F688. Параметри цього мікроконтролера показані в таблиці 4.4. Призначення виводів мікроконтролера показано на рисунку 4.2. Для відображення результатів вимірювання використовується індикатор типу BA56-12EWA. Це світлодіодний індикатор, параметри якого показані в таблиці 4.5, а зовнішній вигляд та призначення виводів на рисунку 4.3Для даного ультразвукового вимірювача відстані необхідно розробити алгоритм програми, що значно полегшить роботу над створенням коду програми на мікроконтролер PIC16F688 для керування датчиком HC-SR04 та індикатором для отримання даних з датчика.Для мікроконтролерів PIC існують різні серидовища програмування, але найбільш пошириними є MPLAB IDE, оскільки в цьому серидовищі в найкращій мірі реалізовані всі необхідні можливості з управління апаратними засобами мікроконтролерів. MPLAB дозволяє писати, налагоджувати і оптимізувати програми для розробок. MPLAB включає текстовий редактор, симулятор (віртуальний відладник), менеджер проектів і підтримує емулятори (внутрісхемні відладники) MPLAB-ICE і PICMASTER, програматори PICSTART Plus і PRO MATE II та інші засоби та інструменти розробок фірми Microchip і інших фірм. MPLAB дозволяє писати програми на двох мовах: СІ і Асемблер. Програма для контролера - це набір машинних кодів, записаний у файлі з розширенням "hex", який і потрібно записувати в контролер за допомогою програматора.#define CLRBIT(x,y) (x&=~(1<<y)) void delay(unsigned int p) } void delay1000(unsigned int p) // OA case 0 :{ if(v_s[0]){t=1;}else{t=0;}}break; case 1 :{ if((!v_s[0])&&(!v_s[1])){t=0;}else{t=2;}}break; case 2 :{ t=32;}break;Для перевірки працездатності пристрою перед його виготовленням було здійснено компютерне моделювання пристрою за допомогою програми Proteus 7.9 SP1. Програма має моделі основних компонентів, тому були вибрані такі компоненти: 7 резисторів (220R), мікроконтролер PIC16F688. Модель датчика HC-SR04 також відсутня, але модель такого датчика була знайдена в інтернеті (http://blogembarcado.blogspot.com/2013/06/sensor-ultrassonico-v2.html), в даному випадку зміна відстані до перешкоди моделюється за допомогою зміни напруги на резисторі RV1, також добавлений вольтметр для індикації цієї напруги.При розробці друкованої плати для навчального стенду на основі мікроконтролера PIC16F688 необхідно дотримуватись загальноприйнятих правил розробки д

Зміст

Вступ

1. Відомості про підприємство (лабораторію)

2. Аналіз існуючих рішень

3. Обґрунтування впровадження проектного рішення

4. Опис проектного рішення

4.1 Опис схеми електричної структурної

4.2 Опис схеми електричної принципової

4.3 Вибір та обґрунтування елементної бази

5. Розробка програмного забезпечення

5.1 Розробка алгоритму програми

5.2 Вибір програмного середовища та засобів реалізації алгоритму

5.3 Лістинг програми

6. Компютерне моделювання пристрою

7. Розробка та монтаж друкованої плати