8051 Mikrocontroller-basierter Ultraschall-Objekterkennungsschaltkreis

Die Ultraschallsensoren werden verwendet, um das Objekt zu erkennen, die Entfernung des Objekts zu messen und haben viele Anwendungen. Dieser Artikel beschreibt die Schaltung des Ultraschall-Objekterkennungssensors mit 8051-Mikrocontrollern. Der Ultraschallsensor bietet die einfachste Methode zur Objekterkennung und liefert die perfekte Messung zwischen stehenden oder sich bewegenden Objekten. Der Sensor misst die Zeit, die das Schallecho benötigt, um zurückzukehren, und sendet es als Impuls mit variabler Breite an den Mikrocontroller.

Ultraschall-Objekterkennungsschaltung

Diese Schaltung wurde entwickelt, um die Erkennung eines Objekts vor dem Ultraschallwandler zu demonstrieren. Ein Ultraschallwandler besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Der Sender erzeugt eine 40-KHz-Schallwelle, während der Empfänger die 40-KHz-Schallwelle erkennt und in elektrische Signale umwandelt, die dem Mikrocontroller zugeführt werden.

Blockdiagramm der Objekterkennungsschaltung

Hardwareanforderungen

• Ultraschallsensormodul
• 8051 Mikrocontroller
• LCD
• LED
• Kristall
• Transistoren, Dioden, Kondensatoren und Widerstände
• Transformer
• Spannungsregler
• Magnetische Pistole

Softwareanforderungen

• Keil IDE-Software
• Eingebettetes C

Schaltung für Ultraschall-Objekterkennung

Arbeitsablauf

Diese Schaltung ist mit einem 8051-Mikrocontroller und einem Ultraschallsensor ausgestattet. Der Sensor sendet die Ultraschallwellen von kHz. Kommt ein Objekt oder Hindernis vor dem Sensor, werden die Schallwellen reflektiert. Dann erkennt der Empfänger die kHz-Schallwelle.

Die Schaltung wandelt die Tonsignale in elektrische Signale um, die dem angeschlossenen Mikrocontroller zugeführt werden. Der Mikrocontroller empfängt die Signale und aktiviert den Ausgang, um geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Das an den Mikrocontroller angeschlossene LCD wird verwendet, um den Status des Moduls anzuzeigen.

Dieses Projekt kann erweitert werden, um die Entfernung des Objekts zu berechnen und die Position des Objekts zu finden.

Ultraschallsensor

Der Ultraschallsensor sendet einen hochfrequenten Schallimpuls und berechnet, wie lange es dauert, bis das Schallecho zurückkehrt.

Die Schallgeschwindigkeit beträgt in der Luft ungefähr 341 Meter pro Sekunde. Der Sensor verwendet die Schallgeschwindigkeit in der Luft und die Zeit, die der Sensor zum Senden und Empfangen des Schalls benötigt, um die Entfernung zu berechnen. Erkennt so das Objekt und findet den Standort des Objekts.

Abstand =Zeit X (Schallgeschwindigkeit)/2

Der Schall muss vom Sensor zum Objekt wandern und zurückkehren, also dividiere die Geschwindigkeit durch 2.

Verbindung

• Vcc:Eingangsspannung +5 V
• GND:Externe Masse
• Trigger:Digital Pin 2
• Echo:Digital Pin 2

Der Trig-Pin wird verwendet, um die Signale zu senden und der Echo-Pin wird verwendet, um auf die zurückkehrenden Signale zu hören.

Hinweis:Schließen Sie bei der Installation zuerst die GND-Klemme an, da sonst das Modul beschädigt werden kann.

Spezifikationen

• Eingangsspannung:5 V DC
• Statischer Strom:<2 mA
• Ausgangsspannung:5 V hoch und 0 V niedrig
• Erfassungsbereich:2 cm bis 500 cm
• Abmessungen:3,4 x 2 x 1,5 cm
• Eingangs-Triggersignal:10 us TTL-Impuls
• Echosignal:TTL-PWM-Signal ausgeben

Vorteile

• Bietet eine präzise und berührungslose Distanzmessung im Bereich von 2cm bis 3m.
• Ultraschallmessung funktioniert bei allen Lichtverhältnissen, daher eine Ergänzung zum Infrarot-Objektdetektor.
• Die Burst-Anzeige-LED zeigt laufende Messungen an.
• Der 3-Pin-Header ermöglicht eine einfache Verbindung mit dem Entwicklungsboard direkt oder mit einem Verlängerungskabel ohne Löten.

Anwendungen des Ultraschallsensors

Wird verwendet, um Sicherheitssysteme, interaktive animierte Exponate, Parkassistenzsysteme und Roboternavigation zu entwickeln.

8051 Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein hochintegrierter Chip oder ein Mikroprozessor mit allen Peripheriegeräten wie RAM, ROM, I/O-Ports, Timer ADC etc. auf einem einzigen Chip. Es handelt sich um einen dedizierten Chip, der als Single-Chip-Computer bezeichnet wird.

Der 8051-Mikrocontroller ist ein beliebter 8-Bit-Mikrocontroller. Es basiert auf dem 8-Bit-CISC-Kern der Harvard-Architektur. Er ist als 40-Pin-DIP-Pin-Chip erhältlich und arbeitet mit 5 Volt DC-Eingang.

Blockdiagramm des 8051-Mikrocontrollers

Hervorragende Funktionen des 8051-Mikrocontrollers

• 4KB On-Chip-Programmspeicher (ROM und EPROM).
• 128 Byte On-Chip-Datenspeicher (RAM).
• 8-Bit-Datenbus, 16-Bit-Adressbit und zwei 16-Bit-Timer T0 und T1
• 32 Allzweckregister mit jeweils 8 Bit und fünf Interrupts.
• Vier parallele Ports zu je 8 Bit mit insgesamt 32 I/O-Leitungen.
• Ein 16-Bit-Programmzähler, ein Stack-Zeiger und ein 16-Bit-Datenzeiger.
• Ein Mikrosekunden-Befehlszyklus mit 12-MHz-Kristall.
• Ein stumpfer serieller Duplex-Kommunikationsanschluss.

Pin-Beschreibung

Der 8051-Mikrocontroller ist in einer 40-Pin-DIP-Konfiguration erhältlich. Von den 40 Pins sind 32 Pins für vier parallele Ports P0, P1, P2 und P3 zugewiesen, wobei jeder Port 8 Pins belegt. Die restlichen Pins sind VCC, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA und PSEN.

An den Pins XTAL1 und XTAL2 ist ein Quarzkristalloszillator mit einem Kondensatorwert von 30pF angeschlossen. Wenn eine andere Quelle als der Quarzoszillator verwendet wird, bleiben die Pins XTAL1 und XTAL2 offen.

Serielle Kommunikation im 8051-Mikrocontroller

Der 8051-Mikrocontroller verfügt über zwei Pins zum Übertragen und Empfangen der Daten über die serielle Kommunikation. Diese beiden Pins sind Teil eines Ports P3 (P3.0 und P3.1).

Diese Pins sind TTL-kompatibel und benötigen daher einen Leitungstreiber, um sie RS232-kompatibel zu machen. Als Leitungstreiber wird MAX232 verwendet. Die serielle Kommunikation wird durch ein 8-Bit-Register namens SCON-Register gesteuert.

Anwendungen der Ultraschall-Objekterkennungsschaltung

• Dieses Projekt kann für Anwendungen wie Tierfotografie (Motion Sensing Camera Trigger), Überwachung von Sicherheitsbereichen usw. verwendet werden.
• Mit der Ultraschall-Objekterkennungsschaltung können wir Entfernungen präzise messen.
• Diese Schaltung kann als Einbruchmelder verwendet werden.
• Wird verwendet, um Sicherheitssysteme, interaktive animierte Exponate, Parkassistenzsysteme und Roboternavigation zu entwickeln.

Hier geht es also um die Herstellung einer Ultraschall-Objekterkennungsschaltung mit 8051-Mikrocontroller. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen. Darüber hinaus können Sie bei Fragen zu diesem Thema oder zu drahtlosen Technologie-basierten Projekten Ihre wertvollen Vorschläge mit einem Kommentar im Kommentarbereich unten abgeben.