Alex_EXE

HC-SR04 один из самых распространённых и самый дешевый дальномер в робототехники. Он позволяет измерять расстояния от 2см до 4м (может и больше) с приличной точностью 0,3-1см. На выходе цифровой сигнал, длительность которого пропорционально равна расстоянию до препятствий.

Ультразвуковой дальномер

Данный датчик был мною уже давно приобретен и лежал в своей коробочке почти забытый. Но в рамках одного проекта был извлечен на белый свет и, для ознакомления, на основе него и платы вольтметра был построен достаточно компактный дальномер.

УЗ дальномер HC-SR04

Характеристики датчика:

Питание — 5В
Потребляемый ток — менее 2мА
Эффективный угол обзора — 15гр
Измеряемое расстояние — 2см – 5м
Точность — 3мм
Взяты из документации к датчику

Принцип работы HC-SR04

Принцип работы

У модуля есть 4 вывода, два из которых это питание – земля и +5В, а еще два – данные. Опрос модуля производится следующим способом: на вывод Trig посылается импульс длительностью 10мкс. Дальномер генерирует посылку из 8 ультразвуковых 40КГц импульсов. Которые, отражаясь от большинства поверхностей, возвращаются обратно, если не угаснут в пути. Сразу после отправки сигнала на Trig начинаем ожидать ответного положительного сигнала выводе Echo, длительностью от 150мкс до 25мс, который пропорционален расстоянию до объекта. Точнее времени прохождения от датчика до препятствия и обратно. Если ответа нет (датчик не услышит своего эха) – то сигнал вернется длиною в 38 мс. Расстояние до объекта (препятствия) вычисляется по следующей простой формуле:

L=F/58

Где: L – расстояние в сантиметрах до объекта, а F – длина импульса на выводе Echo.
Рекомендуемое время опроса датчика 50мс или 20Гц.

Первые тесты этого модуля проводил при помощи цифрового осциллографа, который ловил ответ от модуля и в ручную, быстрым замыканием Trig на + питания, пытался получить стартовый 10мкс импульс. В половине случаев получалось 🙂 .

Конструкция

Датчик был подключен к плате вольтметра с общим анодом, немного модифицированному для работы с ним (убраны ненужные делитель с конденсатором и добавлен вывод от RA3). Был применен микроконтроллер от 5 версии вольтметра – PIC16F688, с переработанной для УЗ дальномера прошивкой.

Схема

Код

Инициализация

INTCON=0b11101000; 	//	Настройка прерываний
IOCA3=1;  			//	Разрешить прерывания от RA3
T1CON =0b00000000; 	//	Настройка TMR1
TMR1IE=1; 			//	Разрешить прерывания от TMR1

Разрешаем прерывания от TMR0 (вывод на семисегментник), от периферии, точнее от TMR1, который считает время прохождения звукового сигнала от дальномера и обратно, и ещё разрешаем прерывания от порта A, а точнее от RA3.

Основной код.

T0IE=0; 			 //	Запрещаем прерывания от TMR0
SetBit(PORTA,4); 	 //	Формируем импульс ~10мкс
delay(10);
ClrBit(PORTA,4);
while(TMR1ON){delay(10);} //	ждём ответа от TMR1
T0IE=1; 			//	Разрешить прерывания от TMR0
		
calc=in/58;			//	Вычисляем расстояние

В основном блоке, который крутиться в main, формируем примерно 10мс посылку на Trig и начинаем ожидать ответа от таймера TMR1, который возвратит время, которое сигнал гулял. На всякий случай, пока это будет проходить, запретим прерывания от 0 таймера, который выводит информацию на семисегментник. Под конец несложными вычислениями преобразуем полученное значение в сантиметры до препятствия.

В прерываниях:

void interrupt isr(void)
{
	if(RAIF) 				//	Обработка прерывания от порта A
	{
		if(RA3) 			//	Обработка прерывания от RA3, по фронту
		{
			TMR1ON=0;
			TMR1H=0;
			TMR1L=0;
			TMR1ON=1; 		//	Запускаем 1 таймер
		}else				//	Обработка прерывания от RA3, по спаду
		{
			TMR1ON=0; 		//	Останавливаем 1 таймер
			in=TMR1H< < 8; //	Списываем значение 1 таймера
			in=TMR1L+in;
		}
		RAIF=0;
	}
	if(TMR1IF) 				//	Обработка прерывания от 1 таймера, если случатся
	{
		TMR1IF=0;
	}
. . .
}

По приходу положительного фронта с Echo обнуляем и запускаем первый таймер. По спаду останавливаем таймер и списываем его показания. В самом же таймере сброс по переполнению. За кадром нулевой таймер, который обновляет сегменты индикатора.

В приведенном исходнике прошивки вырезаны фильтры, из-за этого показания индикатора могут немного скакать (+-1 значение), в самой прошивки фильтры сохранены.

Скачать прошивку и исходник

Статья обновлена 13.05.2014