超聲波模組轉載
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相信很多朋友都用過一款HC-SR04超聲波測距模組,這個模組售價很平民,某寶上僅4RMB左右,能測3-400cm,真的很不錯的。
前一段時間,偶爾看到一款超聲波測距模組(m**eblock的),控制方式與HC-SR04有所不同,硬體上是大同小異的,但售價非常有逼格。
本菜出於好奇,在網上找了很久的資料,大多數都是講怎麼使用HC-SR04模組的,而我想找的資料是如何製作HC-SR04這個模組,關鍵是模組中
1、原理部分
HC-SR04這個模組是2線制的(不包含電源線),Echo與Trig,Trig負責接收10us以上的觸發訊號,Echo則是輸出距離訊號;下面是時序圖:
而m**eblock的超聲波模組採用1線制(不包含電源線),,Echo與Trig和二為一(SIG),在一定程度上節省了IO資源,SIG在收到觸發訊號後採集並輸出距離訊號,其時序圖與HC-SR04類似,使用起來略有不同,需要注意IO模式的轉換,而如果使用m**eblock官方提供的庫(Arduino)就非常簡單了; 關於HC-SR04系列超聲波感測器的介紹網上有很多的帖子,本菜不贅述了。
2、硬體部分:
下面就先看一個原理圖吧,由於本菜的硬體不行,只是簡單的分析一下,有說錯的地方,歡迎大神們吐槽!
左邊是m**eblock的原理圖,右邊是HC-SR04的原理圖,可以看到,硬體部分的實現方式是大同小異的,下面以m**eblock為例。
這裡主要分成三個部分:
1、主控IC部分:完成觸發訊號的檢測、產生8個40KHz脈衝訊號、檢測回波訊號、輸出距離訊號等;
2、發射部分:由主控IC產生8個40KHz脈衝訊號後,經過MAX232放大後驅動超聲波發射端;
3、接收部分:將微弱的回波訊號放大,送到主控IC的IO端檢測回波。
3、軟體部分
下面是程式思路,圍繞STC展開,說一下STC每個管腳的作用~
1、P30(SIG): 負責監測觸發訊號;
配置其為高阻輸入,可以輪詢其高低電平並使用Timer0(2),也可以輪詢高電平後使用INT4低電平,完成一個觸發脈衝的檢測(10us以上),一旦檢測到觸發訊號,此管腳配置為推輓輸出,並拉低,當8個40KHz訊號傳送完成後將其拉高,等到回波到來。
2、P33(T2)、P32(T1):8個40KHz脈衝訊號;
配置為推輓輸出,當SIG檢測到觸發訊號後,其同時傳送8個40KHz訊號,注意這兩個訊號存在半個週期的相位差(重要!),發射完成之後將SIG拉高。
3、P31(T_PWR):MAX232供、斷電;
配置其為推輓輸出;通過NPN控制232,低電平有效,只在8個40KHz脈衝訊號時給232供電,防止雜波出現,232在這裡起到一個驅動放大功率的作用;
4、P34(PWM): 比較電壓;
一開始我以為這是一個PWM訊號,後來發現我錯了,可以看一下電路圖中的放大器A,是作為一個比較器使用的。其實只要在檢測回波訊號的時候將其拉高就行了。(目前我是這樣做的)
5、P35(CHK):回波檢測;
配置為高阻輸入;可以利用INT3來檢測下降沿並使用Timer2(0)計算週期,並檢測回波頻率,判斷是否為發射出去的40KHz訊號,檢測完成後將SIG拉高,完成一次測量。