Загрузил makemelucky.nn

Радар на МК

Реклама
Размещено на http: //www. allbest. ru/
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский технологический университет»
МИРЭА
Колледж приборостроения и информационных технологий
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 09.02.01
«Компьютерные системы и комплексы»
На тему: «Разработка опытного образца модели парковочного радара на базе
микроконтроллера ATmega»
Выполнил студент группы
ЩККО-02-16 (КС-42) Павлов Н.В.
Руководитель Т.С. Маслова
Москва 2020
Размещено на http: //www. allbest. ru/
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект
студенту 4 курса группы ЩККО-02-16 (КС-42)
по специальности 09.02.01
"Компьютерные системы и комплексы"
Павлову Никите Вячеславовичу
ТЕМА
ЗАДАНИЯ:
«Разработка
опытного
образца
модели
парковочного радара на базе микроконтроллера ATmega»
Курсовой проект выполняется студентом колледжа в следующем
объеме:
Техническое задание.
I Пояснительная записка
Введение
Анализ технического задания.
1. Исследование существующих решений
1.1. Исследование работы устройств подобного типа.
1.2. Анализ характеристик входных и выходных сигналов.
2. Разработка аппаратной части
2.1. Разработка архитектуры ультразвукового дальномера.
2.2. Выбор устройств управления разрабатываемого ультразвукового
дальномера.
2.3. Выбор микроконтроллера разрабатываемого ультразвукового
дальномера.
2.4. Разработка интерфейса ультразвукового дальномера.
3. Конструкторско-технологическая часть
3.1. Разработка печатной платы
3.2. Схема расположения элементов
Заключение
Список используемой литературы и информационных источников
II Графическая часть проекта
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Лист 1. Структурная схема.
Лист 2. Функциональная схема.
Лист 3. Электрическая принципиальная схема.
Лист 4 Спецификация (перечень элементов)
Дата выдачи 21.10.2019
Срок окончания 10.03.2020
Председатель ПЦК Компьютерные системы ____________ /Беседин
А.В./
Руководитель курсового проекта ____________ /Маслова Т.С./
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на разработку ультразвукового дальномера на микроконтроллере
Arduino Uno R3.
Разработать устройство для определения расстояния до препятствия
«Ультразвуковой дальномер».
Органом управления устройства является ультразвуковой датчик HCSR04.
Индикация может осуществляться на жидкокристаллическом дисплее
или блоке светодиодной индикации.
Работа устройства:
1.
Основное состояние устройства – измерение расстояния до
препятствия.
2.
Для того чтобы отключить устройство необходимо прекратить
подавать питание на микроконтроллер.
3.
Для
начала
работы
устройства
подать
питание
на
микроконтроллер, при этом происходит выдача временного интервала на
жидкокристаллический дисплей или блок светодиодной индикации.
4.
Для остановки работы устройства необходимо прекратить
измерение расстояния до интересующегося объекта.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
5.
Для обнуления текущих значений на жидкокристаллическом
дисплее или блоке светодиодной индикации, необходимо нажать кнопку
«reset» на микроконтроллере или же прекратить подачу питания.
Питание
устройства
измерения
расстояния
«Ультразвукового дальномера» осуществляется автономно.
до
препятствия
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Содержание
Введение
1. Исследование существующих решений
1.1 Исследование работы устройств подобного типа
1.2 Анализ характеристик входных и выходных сигналов
2. Разработка аппаратной части
2.1 Разработка архитектуры ультразвукового дальномера
2.2 Выбор датчиков или устройств управления разрабатываемого
ультразвукового дальномера
2.3 Выбор микроконтроллера разрабатываемого ультразвукового дальномера
2.4 Разработка интерфейсов ультразвукового дальномера
3. Конструкторско-технологическая часть
3.1 Разработка печатной платы ультразвукового дальномера
3.2 Разработка схемы расположения элементов ультразвукового дальномера
Заключение
Список используемой литературы и информационных источников
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Введение
Ультразвуковой дальномер – это устройство определяющее расстояние
до объектов. Он генерирует звуковые импульсы на частоте 40 кГц и
анализирует эхо-сигнал. По времени распространения звуковой волны туда и
обратно можно однозначно определить расстояние до объекта.
В
отличие
от
инфракрасных
дальномеров,
на
показания
ультразвукового дальномера не влияют засветки от солнца или цвет объекта.
Даже прозрачная поверхность будет для него препятствием. Но могут
возникнуть трудности с определением расстояния до пушистых или очень
тонких предметов.
Ультразвуковой
дальномер
применяется
в
различных
сферах.
Например, они применяются:
1.
В качестве автомобильного парктроника;
2.
В различных строительных организациях;
3.
В быту (к примеру, при ремонте квартиры необходимо замерить
расстояние до стены и т.д.) [5].
В данном курсовом проекте ультразвуковой дальномер используется в
качестве автомобильного парктроника.
Парктроник
–
представляет
собой
ультразвуковое
устройство,
облегчающее парковку автомобиля. Данное устройство обнаруживает
препятствия, возникающие вблизи заднего бампера автомобиля при
движении назад (в некоторых автомобилях устройство устанавливают так же
и на передний бампер).
Автомобильные парктроники бывают двух видов:

Ультразвуковой. Ультразвуковые датчики устанавливаются в
бампер для измерения дистанции к ближайшим объектам по отражённому от
них ультразвуку. Система работает по принципу эхолота: датчик генерирует
ультразвуковой (порядка 40кГц) импульс, а затем воспринимает отражённый
окружающими объектами сигнал. Электронный блок измеряет время,
Размещено на http: //www. allbest. ru/
прошедшее между излучением и приёмом отражённого сигнала, и, принимая
скорость звука в воздухе за константу, вычисляет расстояние до объекта.
Таким
образом,
поочерёдно
опрашиваются
несколько
датчиков,
на
основании полученных сведений выводится информация на устройство
индикации и, при необходимости, подаются предупреждающие сигналы с
использованием устройства звукового оповещения.

Электромагнитный. В электромагнитных парктрониках датчиком
является металлизированная лента, которая клеится с внутренней стороны
бампера. Она создаёт электромагнитное поле напротив бампера. Любой
объект, появившийся в зоне электромагнитной волны, создаёт возмущения
этого поля, и парктроник сигнализирует об этом.
Расстояние до препятствия представляется в виде цифр, выводимых на
экран монитора, который должен располагаться в поле зрения водителя,
когда автомобиль движется назад.
Данное устройство должно активироваться при включении задней
передачи или специальной кнопки, которая активирует датчики в рабочее
положение.
При включении данного устройства пространство напротив заднего
бампера начинает облучаться ультразвуковыми волнами, вырабатываемыми
датчиками. Когда в облучаемом пространстве появляется препятствие,
происходит отражение ультразвуковой волны, улавливаемое датчиками.
Излучаемый и принятый сигналы подаются на контрольное устройство,
которое вычисляет временную задержку между сигналами с датчиков.
По величине задержки устройство контроля производит вычисление
расстояния до препятствия, которое затем выводится на индикаторное
устройство.
Величина расстояния может выводиться в цифровой или графической
форме.
Одновременно генерируется звуковой сигнал, имеющий частоту
звуковых
импульсов,
тон
которых
повышается
с
приближением
Размещено на http: //www. allbest. ru/
транспортного средства к препятствию. Как только расстояние до
препятствия
достигнет
критического
значения,
звуковые
импульсы
переходят в непрерывный звуковой сигнал[10].
В процессе выполнения данного курсового проекта будет разработано
устройство для определения расстояния до препятствия с высокой точностью
на микроконтроллере Arduino Uno R3[12].
Анализ технического задания
В соответствии с техническим заданием, в данном курсовом проекте,
необходимо
разработать
ультразвуковой
дальномер
на
базе
микроконтроллера Arduino Uno R3[12].
Для отражения измеряемого расстояния будем использовать блок
светодиодной индикации (Рис.1). Имеющий блок имеет соответствующие
цвета светодиодов на определенное расстояние. По условию технического
задания блок должен отображать наглядное расстояние до препятствия[6].
Рис.1 Светодиодная индикация
Также для более наглядной информации о расстоянии будем
использовать спикер, который при приближении или отдалении от
препятствия будет выдавать определенную частоту звуковых импульсов,
соответствующую светодиодам.
Микроконтроллер Arduino Uno R3 может работать в одном из восьми
режимов тактового генератора. Исходя из того, что проектируемое
Размещено на http: //www. allbest. ru/
устройство может быть переносным, необходимо рационально расходовать
энергию питания, выберем режим с низкочастотным кварцевым резонатором,
так как с уменьшением частоты уменьшается потребность тактового
генератора в энергии питания. При выборе конкретной частоты кварцевого
резонатора необходимо учесть, что время машинного цикла должна быть
значительно выше разрешающей способности индикации т.е. ниже 0,01с.
В качестве питания для проектируемого ультразвукового дальномера
будем использовать источник постоянного напряжения, а именно питание от
блока питания или же от компьютера проводом, который предназначен для
прошивки микроконтроллера. В соответствии с частотой работы кварцевого
резонатора и по характеристикам микроконтроллера будет осуществляться
выбор, наиболее приемлемого, значения питания.
Проектируемый
ультразвуковой
дальномер
должен
быть
функциональным, а также простым в использовании. Построение устройства
должно иметь минимальное количество аппаратных затрат.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
1. Исследование существующих решений
1.1 Исследование работы устройств подобного типа
Рассмотрим
построение
данного
устройства
на
этом
же
микроконтроллере, но в качестве индикации используется двух разрядный
семисегментный
индикатор.
Остальная
элементная
база
остается
неизменной.
В устройстве отображение данных выполняется в виде цифр на
семисегментном индикаторе, что более удобнее, чем отображение на
светодиодах[2].
Большой минус устройства – это семисегментный индикатор, который
занимает большое количество портов микроконтроллера (пример Рис.2).
Конкретно на нашем микроконтроллере цифровых портов не хватит для
подключения такой индикации, потому что используются так же другие
датчики, которые осуществляют работу устройства.
Рис.2
Пример
микроконтроллеру
подключения
семисегментного
индикатора
к
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Для
того,
что
бы
устройство
работало
полноценно
вместо
семисегментного индикатора можно подключить LCD – дисплей. Он может
выводить больше символов на экране[8].
Вывод: Подключение LCD – дисплея в данной курсовой работе не
приемлемо. Это увеличение аппаратных затрат на сборку устройства.
1.2 Анализ характеристик входных и выходных сигналов
Входным сигналом данного устройства является показание с датчика
HC-SR04. Именно с него начинается работа устройства. В период времени,
когда сенсор излучает короткий ультразвуковой импульс (в момент времени
0), который отражается от препятствия и принимается сенсором, это и есть
первый входной сигнал в устройстве. Из принципа работы датчика можно
увидеть этот первый входной сигнал.
Рис.3 Входной сигнал устройства (принцип работы датчика)
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Управление производится когда сенсор только посылает запускающий
импульс (10мкс) с цифрового вывода входного сигнала «Trig (Tx)». После
этого, датчик обнаруживает данный сигнал и подает восемь импульсов с
частотой 40кГц.
Рис.4 Работа входного сигнала датчика
Выходными сигналами устройств являются сигналы управления
устройствами (заданное расстояние), индикация (выводимое расстояние).
Для ультразвукового дальномера характерно выдача индикации в виде
блока светодиодной индикации, который состоит из шести светодиодов.
Каждый светодиод отвечает за поставленное ему расстояние в коде
программы. Индикацию можно осуществлять различными способами.
Светодиод может гореть с высокой частотой, а так же моргать при более
низких
частотах.
Зажигание
каждого
определенной частотой звучания спикера[8].
светодиода
сопровождается
с
Размещено на http: //www. allbest. ru/
2. Разработка аппаратной части
2.1 Разработка архитектуры ультрозвукового дальномера
Рис.5 Структурная схема ультразвукового дальномера
Разработка
архитектуры
устройства
измерения
препятствия с высокой точностью (Рис.5)[8].
Данное устройство состоит из следующих частей:
1.
Устройство контроля и управления ;
2.
Устройство считывания информации;
3.
Питание;
4.
Индикация.
Устройство контроля и управления.
расстояния
до
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Представляет собой микроконтроллер, на порты которого с помощью
устройства считывания информации могут подаваться сигналы низкого и
высокого уровня, микроконтроллер выполняет определенные действия в
соответствии, с кодом программы записанном в нем, после чего с
определенных
портов
микроконтроллера
(данные
порты
являются
выходными) сигнал подается на индикацию данного устройства[6].
Устройство считывания информации.
Устройством считывания информации в архитектуре разрабатываемого
устройства является датчик (ультразвуковой дальномер). Также могут
использоваться различные сенсоры, которые могут определять заданное
расстояние.
Функциональное
предназначение
устройства
считывания
информации, это выдача входных сигналов (управляющих) на порты
микроконтроллера, то есть взаимодействие между окружающей средой и
сенсорами данного датчика (пользовательский интерфейс)[7].
Питание.
Питание,
используемое
в
данном
устройстве
немало
важный
показатель. Для проектируемого устройства необходимо постоянное питание
+12В (потребляемое напряжение микроконтроллером), но используемый
нами микроконтроллер предусматривает питание от гальванического
элемента
+9В.
Для
корректной
работы
проектируемого
устройства
необходимо питание +12В, которое можно получить от блока питания или
подключением через провод прошивки микроконтроллера.
Индикация.
Индикация является одной из важнейших частей в архитектуре
проектируемого устройства, так как она обеспечивает наглядные показания
для наблюдения, контроля, характеристики и оценки работы проектируемого
устройства[4].
Размещено на http: //www. allbest. ru/
2.2 Выбор датчиков или устройств управления разрабатываемого
ультразвукового дальномера
В данном разделе разрабатываемого ультразвукового дальномера
рассматриваются варианты органов управления данным устройством[8].
В настоящее время имеется большое разнообразие различных
ультразвуковых датчиков, сенсоров[14].
Конкретно для нашего микроконтроллера существует один из самых
распространенных
ультразвуковых
датчиков,
имеющий
встроенную
библиотеку для выполнения кода программы (HC-SR04).
Проектируемое устройство должно быть компактным и иметь малую
себестоимость. Рассмотрим несколько условий:
1.
Стоимость органа управления (чем выше стоимость, тем больше
будет себестоимость проекта);
2.
размеры,
Размер (разрабатываемое устройство должно иметь малые
соответственно
крупногабаритные
органы
управления
не
рассматриваются);
3.
Простота
использования
(отсутствие
большого
количества
входных и выходных данных).
Рассмотрим существующие датчики (описание и принцип работы
датчика)[13]:
1)
Ультразвуковой датчик расстояния - модуль HC-SR04 использует
акустическое излучение для определения расстояния до объекта. Этот
бесконтактный датчик обеспечивает высокую точность и стабильность
измерений. Диапазон измерений составляет: от 2 см до 400 см. На показания
датчика практически не влияют солнечное излучение и электромагнитные
шумы.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Рис.6 Внешний вид датчика HC-SR04
Характеристики:
1.
Напряжение питание: 5В
2.
Потребление в режиме тишины: 2 мА
3.
Потребление при работе: 15 мА
4.
Диапазон расстояний: 2–400 см
5.
Эффективный угол наблюдения: 15°
6.
Рабочий угол наблюдения: 30°
Диаграмма направленности:
Рис.7 Градус направленности сенсора датчика
Принцип работы:
Сенсор излучает короткий ультразвуковой импульс (в момент времени
0), который отражается от объекта и принимается сенсором. Расстояние
рассчитывается исходя из времени до получения эха и скорости звука в
воздухе. Сенсор получает сигнал эха, и выдаёт расстояние, которое
кодируется длительностью электрического сигнал на выходе датчика (Echo).
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Следующий импульс может быть излучён, только после исчезновения эха от
предыдущего. Это время называется периодом цикла (cycle period).
Рекомендованный период между импульсами должен быть не менее 50 мс.
Если на сигнальный пин (Trig) подаётся импульс длительностью 10 мкс, то
ультразвуковой модуль будет излучать восемь пачек ультразвукового
сигнала с частотой 40кГц и обнаруживать их эхо.
Данный датчик идеально подходит для проектирования устройства,
соблюдая выше написанные условия.
2)
Это модель URM37 v3.2 (разработка YeRobot, производство
DFRobot). Сенсор работает как сонар: посылает ультразвуковой пучок и по
задержке отражённого сигнала определяет расстояние до цели.
3)
Рис.8 Внешний вид датчика URM37
Характеристики:
1.Напряжение питания: 5В
2.Потребляемый ток: до 20 мА
3.Диапазон расстояний: 4 см – 3 м (при хороших условиях до 5 м)
4.Разрешение: 1 см
Принцип работы:
Для считывания данных предусмотрен целый ряд интерфейсов: Serial
или PWM, TTL или RS232. Также предусмотрены разные режимы работы:
определение расстояния по запросу, постоянное сканирование. Всё это
делает сенсор крайне гибким в использовании и подходящим для широкого
круга задач.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Но датчик имеет один из минусов. Поскольку в основе работы
устройства используется звук, сонар плохо подходит для определения
расстояния до звукопоглощающих объектов, к примеру, мебель с высоким
ворсом[14].
Вывод: Данный датчик не подходит для построения устройства, так как
имеет высокую цену. Так же для данного датчика отсутствует официальная
библиотека для построения кода программы.
4)
Инфракрасный дальномер позволяет определять расстояние до
объектов. Это модель GP2Y0A02YK компании Sharp. Сенсор определяет
расстояние по отражённому лучу света в инфракрасном спектре. Дальномер
может использоваться для объезда препятствий и ориентирования на
местности.
5)
Рис.9 Внешний вид датчика GP2Y0A02YK
Характеристики:
1.Напряжение питания: 5В
2.Потребляемый ток: 33–50 мА
3.Диапазон расстояний: 20–150 см
Принцип работы:
Импульсы ИК излучения испускаются излучателем. Это излучение
распространяется и отражается от объектов находящихся в поле зрения
сенсора. Отраженное излучение возвращается на приемник. Испускаемый и
Размещено на http: //www. allbest. ru/
отраженный лучи образуют треугольник «излучатель — обьект отражения —
приемник».
Угол отражения напрямую зависит от расстояния до объекта.
Полученные отраженные импульсы собираются высококачественной линзой
и передаются на линейную CCD матрицу. По засветке определенного участка
CCD матрицы определяется угол отражения и высчитывается расстояние до
объекта.
Данный датчик также имеет ряд минусов. Поскольку в основе работы
устройства используется свет, сенсор плохо подходит для определения
расстояния
до
свето-поглощающих
объектов.
Дальномер
даже
не
почувствует прозрачную поверхность, например из пластика или оргстекла.
Этот инфракрасный дальномер имеет довольно большую мёртвую зону перед
собой: 20 см[14].
Вывод: Данный датчик не подходит для построения устройства, так как
имеет высокую цену, и принцип работы не удовлетворяет получению
задуманного результата работы устройства.
2.3 Выбор микроконтроллера разрабатываемого ультразвукового
дальномера
Микроконтроллер должен соответствовать следующим требованиям:
1.
Микроконтроллер
должен
иметь
требуемое
число
контактов/портов ввода/ вывода, так как в случае их недостатка он не сможет
выполнить работу;
2.
Обеспечивает
ли
ядро
процессора
необходимую
производительность, то есть вычислительную мощность, позволяющую
обрабатывать системные запросы в течение всей жизни системы на
выбранном прикладном языке;
3.
Должен быть достаточно дешевым;
Размещено на http: //www. allbest. ru/
4.
Его производство не остановлено или было остановлено не так
давно;
5.
Должен иметь малое энергопотребление;
6.
Должен быть отказоустойчивым.
Рассмотрим микроконтроллер Arduino Uno R3 (Рис.10)[12].
Arduino – это инструмент для проектирования электронных устройств
(электронный конструктор) более плотно взаимодействующих с окружающей
физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые
фактически
не
выходят
за
рамки
виртуальности.
Это
платформа,
предназначенная для «physical computing» с открытым программным кодом,
построенная на простой печатной плате с современной средой для написания
программного обеспечения.
Arduino Uno построена на базе микроконтроллера ATmega328.
Платформа имеет 14 цифровых входа/выходов (6 из которых могут
использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый
генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку
перезагрузки[1].
Рис.10 Распиновка микроконтроллера Arduino Uno
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Таблица 1 Характеристики микроконтроллера
Напряжение питания микроконтроллера
5В
Рекомендуемое напряжение питания платы
7-12 В
Предельно допустимое напряжение питания платы
6-20 В
Цифровые входы-выходы
14
Выходы широко импульсной модуляции
6
Аналоговые входы
6
Допустимый ток цифровых входов
20 мА
Допустимый ток выхода (3,3В)
50 мА
Объем флэш-памяти (FLASH)
32 кБ (из которых 0,5 кБ используется загрузчиком)
Объем оперативной памяти (SRAM)
2 кБ
Объем энергонезависимой памяти (EEPROM)
1 кБ
Частота тактирования
16 мГц
Напряжение внешнего источника питания может быть в диапазоне 6 –
20В. Но рекомендуется не допускать снижение напряжения ниже 7 В из-за
нестабильной работы устройства. Также нежелательно повышать напряжение
питания более 12 В, так как может перегреется стабилизатор и выйти из
строя. То есть рекомендуемый диапазон напряжения питания 7 – 12В.
Рассмотрим микроконтроллер Arduino Mega (Рис.11)[12].
Arduino
Mega
построена
на
микроконтроллере
ATmega1280.
Платформа содержит 54 цифровых входа/выходов (14 из которых могут
использоваться
как
выходы
ШИМ),
16
аналоговых
входов,4
последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB,
силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Arduino Mega
совместима со всеми платами расширения, разработанными для платформ
Duemilanove или Diecimila.
Таблица 2 Характеристики микроконтроллера
Тактовая частота
16 МГц
Напряжение логических уровней
5В
Входное напряжение питания
7–12 В
Портов ввода-вывода общего назначения
54
Максимальный ток с пина ввода-вывода
40 мА
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Максимальный выходной ток пина 3.3В
50 мА
Максимальный выходной ток пина 5В
800 мА
Портов с поддержкой широко импульсной модуляции
15
Портов, подключённых к АЦП
16
Разрядность АЦП
10
Flash-память
256 КБ
EEPROM-память
4 КБ
Оперативная память
8 КБ
Рис.11 Распиновка микроконтроллера Arduino Mega
Питание в данном микроконтроллере осуществляется таким же
образом, как и в Arduino Uno. Рекомендуется не допускать снижение
напряжения ниже 7 В из-за нестабильной работы устройства. Также
нежелательно повышать напряжение питания более 12 В, так как может
перегреется стабилизатор и выйти из строя.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Данный
микроконтроллер
имеет
довольно
большой
набор
преимуществ, но имеет высокую себестоимость, и довольно сложен в
монтаже на печатных платах[6].
Вывод: Рассмотрев микроконтроллеры, оценив их себестоимость,
возможности
и
доступность
(покупка,
монтаж),
выбираем
для
разрабатываемого устройства микроконтроллер Arduino Uno.
2.4 Разработка интерфейсов ультразвукового дальномера
Интерфейс – совокупность возможностей, способов и методов
взаимодействия двух систем, устройств или программ для обмена
информацией
между
ними,
определенная
их
характеристиками,
характеристиками соединения, сигналов обмена и т.п[4].
Примеры:
1.
Руль, педали газа и тормоза, ручка КПП — интерфейс
(управления) автомобиля или же интерфейс системы «водитель —
автомобиль»;
2.
Клавиатура, мышь и прочие устройства ввода — элементы
сопряжения в системе пользовательского интерфейса (в свою очередь,
клавиатура и мышь имеют свои интерфейсы сопряжения с компьютером,
аппаратные и программные).
Из выше написанного следует, что интерфейс разнообразен, так как он
помогает
взаимодействовать
устройству
(механизму,
компьютеру,
автомобилю) и человеку.
Интерфейс в разрабатываемом мною устройстве представляет собой
следующее:
1.
Орган управления. В разрабатываемом устройстве роль органа
управления
выполняет
датчик
(ультразвуковой
дальномер),
для
взаимодействия с устройством, посредством чего можно получать данные
расстояния[8].
Размещено на http: //www. allbest. ru/
2.
Индикация. В разрабатываемом устройстве роль индикации
выполняет блок светодиодной индикации, который выдает наглядные
показания интересующей дистанции, что позволяет контролировать работу
устройства.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
3.
Конструкторско-технологическая часть
3.1 Разработка печатной платы ультразвукового дальномера
Для
необходимо
разработки
печатной
воспользоваться
платы
проектируемого
специализированной
устройства
программой
для
проектирования печатных плат[11].
Печатная плата для проектируемого устройства была разработана в
программе Sprint-Layout 6.0.
Sprint-Layout – это утилита для трассировки двусторонних и
многослойных печатных плат. Сегодня эта программа считается наиболее
удобной и простой среди приложений, предназначенных для рисования и
полуавтоматической разводки плат.
Рис.12 Интерфейс программы Sprint-Layout 6.0
С помощью данной программы была спроектирована печатная плата
для проектируемого устройства (Рис.13).
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Рис.13 Печатная плата ультразвукового дальномера
3.2 Разработка схемы расположения элементов ультразвукового
дальномера
Схема расположения элементов – схема, определяющая относительное
расположение составных частей изделия.
На схеме расположения элементов показывают составные части
изделия, конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные
части расположены, а при необходимости – связи между составными
частями[9].
Схему расположения элементов можно разработать в программном
продукте «Fritzing».
Fritzing — это программа с открытым кодом, разработанная для того,
чтобы облегчить процесс проектирования проектов на базе популярных
платформ: Arduino, Raspberry Pi и многих других (Рис.14)
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Рис.14 Интерфейс программы Fritzing
C помощью данного программного продукта была разработана схема
расположения элементов для проектируемого устройства (Рис.15).
Рис.15 Схема расположения элементов ультразвукового дальномера
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Заключение
ультразвуковой дальномер плата микроконтроллер
В курсовом проекте было разработано устройство для измерения
расстояния до препятствия на базе микроконтроллера Arduino Uno R3 с
возможностью измерения точного расстояния до препятствия, которое
описанное в коде программы. Управляется данное устройство с помощью
исполнительного органа управления (датчика HC-SR04). Измеренное
расстояние отображается на блоке светодиодной индикации и при
определенном расстоянии учащается тон спикера.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Список используемой литературы и информационных источников
1.
Водовозов, А.М. Микроконтроллеры для систем автоматики: учебное
пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2002.
2.
Рюмик, С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. - М.: Додэка-
XXI, 2012.
3.
В.Б. Бродин, А.В. Калинин. Системы на микроконтроллерах и БИС
программируемой логики. - СПб.: ЭКОМ, 2012.
4.
Бродин, В.Б. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование,
интерфейс. - М.: ЭКОМ, 2005.
5.
Научно- технический журнал «Схемотехника» №2, 2001–2002 гг.
6.
«Цифровые устройства и микропроцессоры» (Безуглов Д.А., Калиенко
И.В.) 2008г.
7.
«Практическое руководство по логическим микросхемам и цифровой
схемотехнике» (Мержи Ив) 2007г.
8.
«Элементная база для построения цифровых систем управления»
(Музылева И.В.) 2006г.
9.
«Читаем электрические принципиальные схемы» (Коллектив) 2016г.
10.
«Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики» (Афонский А.А.
Дьяконов В.П.) 2009г.
11.
«Курс цифровой электроники. Том 1-3» (Янсен Й.) 1987г.
12.
http://www.arduino.ru
–
официальный
сайт
микроконтроллера.
13.
http://www.amperka.ru – используемая элементная база.
Размещено на Allbest.ru
разработчика
Скачать