8051マイクロコントローラーベースの超音波物体検出回路

超音波センサーは、物体を検出し、物体の距離を測定するために使用され、多くの用途があります。この記事では、8051マイクロコントローラーを使用した超音波物体検出センサーの回路について説明します。超音波センサーは、物体検出の最も簡単な方法を提供し、静止物体または移動物体間の完璧な測定を提供します。センサーは、サウンドエコーが戻ってマイクロコントローラーに可変幅パルスとして送信するのに必要な時間を測定します。

超音波物体検出回路

この回路は、超音波トランスデューサーの前方にある物体の検出を実証するように設計されています。超音波トランスデューサーは、送信機と受信機で構成されています。送信機は40KHzの音波を生成し、受信機は40KHzの音波を検出して電気信号に変換し、マイクロコントローラーに供給します。

オブジェクト検出回路のブロック図

ハードウェア要件

• 超音波センサーモジュール
• 8051マイクロコントローラー
• LCD
• LED
• クリスタル
• トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗
• トランスフォーマー
• 電圧レギュレーター
• マグネティックガン

ソフトウェア要件

• KeilIDEソフトウェア
• 埋め込みC

超音波物体検出用回路

作業手順

この回路は、8051マイクロコントローラーと超音波センサーを使用して設計されています。センサーはkHzの超音波を送信します。センサーの前に物体や障害物が来ると、音波が反射します。次に、受信機はkHz音波を検出します。

回路は、音声信号を電気信号に変換し、インターフェースされたマイクロコントローラーに供給します。マイクロコントローラは信号を受信し、出力を作動させて適切なアクションを実行します。マイクロコントローラに接続されたLCDは、モジュールのステータスを表示するために使用されます。

このプロジェクトは、オブジェクトの距離を計算し、オブジェクトの場所を見つけるように拡張できます。

超音波センサー

超音波センサーは高周波の音のパルスを送信し、音のエコーが元に戻るまでにかかる時間を計算します。

音速は、空中で毎秒約341メートルです。センサーは、空気中の音速とセンサーが音を送受信するのにかかる時間を使用して、距離を計算します。したがって、オブジェクトを検出し、オブジェクトの場所を見つけます。

距離=時間X（音速）/ 2

音はセンサーからオブジェクトに伝わり、元に戻す必要があるため、速度を2で割ります。

接続

• Vcc：入力電圧+5 V
• GND：外部アース
• Trig：デジタルピン2
• エコー：デジタルピン2

Trigピンは信号を送信するために使用され、Echoピンは返される信号をリッスンするために使用されます。

注：取り付けるときは、最初にGND端子を接続してください。そうしないと、モジュールが損傷する可能性があります。

仕様

• 入力電圧：5 V DC
• 静的電流：<2 mA
• 出力電圧：高5 V、低0 V
• 検出範囲：2 cm〜500 cm
• サイズ：3.4 x 2 x 1.5 cm
• 入力トリガー信号：10 usTTLインパルス
• エコー信号：TTLPWM信号を出力

利点

• 2cmから3mの範囲内で正確な非接触距離測定を提供します。
• 超音波測定はあらゆる照明条件で機能するため、赤外線物体検出器を補完します。
• バーストインジケーターLEDは、進行中の測定を示します。
• 3ピンヘッダーを使用すると、開発ボードに直接、またははんだ付けなしで延長ケーブルを使用して簡単に接続できます。

超音波センサーのアプリケーション

セキュリティシステム、インタラクティブなアニメーション展示、駐車支援システム、ロボットナビゲーションの開発に使用されます。

8051マイクロコントローラー

マイクロコントローラーは、RAM、ROM、I / Oポート、タイマーADCなどのすべての周辺機器を1つのチップに搭載した高度に統合されたチップまたはマイクロプロセッサーです。シングルチップコンピュータと呼ばれる専用チップです。

8051マイクロコントローラーは人気のある8ビットマイクロコントローラーです。これは、ハーバードアーキテクチャの8ビットCISCコアに基づいています。 40ピンDIPピンチップとして利用可能で、5ボルトのDC入力で動作します。

8051マイクロコントローラーのブロック図

8051マイクロコントローラーの優れた機能

• 4KBのオンチッププログラムメモリ（ROMおよびEPROM）。
• 128バイトのオンチップデータメモリ（RAM）。
• 8ビットデータバス、16ビットアドレスビット、および2つの16ビットタイマーT0とT1
• 32個の汎用レジスタがそれぞれ8ビットと5個の割り込みを備えています。
• それぞれ8ビットの4つのパラレルポートと合計32のI / Oライン。
• 16ビットプログラムカウンター1つ、スタックポインター1つ、16ビットデータポインター1つ。
• 12MHzクリスタルで1マイクロ秒の命令サイクル。
• 1つの鈍いデュプレックスシリアル通信ポート。

ピンの説明

8051マイクロコントローラーは40ピンDIP構成で利用できます。 40ピンのうち、32ピンが4つのパラレルポートP0、P1、P2、およびP3に割り当てられ、各ポートは8ピンを占有します。残りのピンは、VCC、GND、XTAL1、XTAL2、RST、EA、およびPSENです。

水晶発振器がピンXTAL1とXTAL2の間にコンデンサ値30pFで接続されています。水晶発振器以外のソースを使用する場合、ピンXTAL1とXTAL2は開いたままになります。

8051マイクロコントローラーのシリアル通信

8051マイクロコントローラーには、シリアル通信を介してデータを送受信するための2つのピンがあります。これらの2つのピンは、ポートP3（P3.0およびP3.1）の一部です。

これらのピンはTTL互換であるため、RS232互換にするためにラインドライバーが必要です。 MAX232はラインドライバーとして使用されます。シリアル通信は、SCONレジスタと呼ばれる8ビットレジスタによって制御されます。

超音波物体検出回路のアプリケーション

• このプロジェクトは、野生生物写真（モーションセンシングカメラトリガー）、セキュリティエリアの監視などのアプリケーションに使用できます。
• 超音波物体検出回路を使用して距離を正確に測定できます。
• この回路は盗難警報機として使用できます。
• セキュリティシステム、インタラクティブなアニメーション展示、駐車支援システム、ロボットナビゲーションの開発に使用されます。

したがって、これはすべて、8051マイクロコントローラーを使用した超音波物体検出回路の作成に関するものです。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、このトピックまたはワイヤレステクノロジーベースのプロジェクトに関する質問がある場合は、以下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。