Circuito de detecção de objetos ultrassônicos baseado em microcontrolador 8051

O sensores ultrassônicos são usados ​​para detectar o objeto, medir a distância do objeto e ter muitas aplicações. Este artigo discute o circuito do sensor Ultrasonic Object Detection usando microcontroladores 8051. O sensor ultrassônico fornece o método mais fácil de detecção de objetos e fornece a medição perfeita entre objetos estacionários ou em movimento. O sensor mede o tempo necessário para o eco do som retornar e enviar o mesmo para o microcontrolador como um pulso de largura variável.

Circuito de detecção ultrassônica de objetos

Este circuito é projetado para demonstrar a detecção de um objeto à frente do transdutor ultrassônico. Um transdutor ultrassônico consiste em um transmissor e um receptor. O transmissor produz uma onda de som de 40 KHz enquanto o receptor detecta a onda de som de 40 KHz e a converte em sinais elétricos que são enviados ao microcontrolador.

Diagrama de blocos do circuito de detecção de objetos

Requisitos de hardware

• Módulo sensor ultrassônico
• microcontrolador 8051
• LCD
• LED
• Cristal
• Transistores, diodos, capacitores e resistores
• Transformador
• Regulador de tensão
• Pistola magnética

Requisitos de software

• Software Keil IDE
• C incorporado

Circuito para detecção ultrassônica de objetos

Procedimento de trabalho

Este circuito é projetado com um microcontrolador 8051 e um sensor ultrassônico. O sensor transmite as ondas sonoras ultrassônicas de kHz. Quando um objeto ou obstáculo passa à frente do sensor, as ondas sonoras são refletidas. Em seguida, o receptor detecta a onda sonora em kHz.

O circuito converte os sinais de som em sinais elétricos que são alimentados ao microcontrolador conectado. O microcontrolador recebe os sinais e aciona a saída para executar a ação apropriada. O LCD com interface com o microcontrolador é usado para exibir o status do módulo.

Este projeto pode ser aprimorado para calcular a distância do objeto e encontrar a localização do objeto.

Sensor ultrassônico

O sensor ultrassônico envia um pulso de som de alta frequência e calcula quanto tempo leva para o eco do som reverter.

A velocidade do som é de aproximadamente 341 metros por segundo no ar. O sensor usa a velocidade do som no ar e o tempo gasto pelo sensor para transmitir e receber o som para calcular a distância. Assim, detecta o objeto e encontra a localização do objeto.

Distância =tempo X (velocidade do som) / 2

O som tem que viajar do sensor para o objeto e revertê-lo, então, divida a velocidade por 2.

Conexão

• Vcc:Tensão de entrada +5 V
• GND:Terra externa
• Trig:pino digital 2
• Echo:pino digital 2

O pino Trig é usado para enviar os sinais e o pino Echo é usado para ouvir os sinais de retorno.

Nota:ao instalar, conecte o terminal GND primeiro, caso contrário, o módulo pode ser danificado.

Especificações

• Tensão de entrada:5 V DC
• Corrente estática:<2 mA
• Tensão de saída:5 V alto e 0 V baixo
• Faixa de detecção:2 cm a 500 cm
• Dimensões:3,4 x 2 x 1,5 cm
• Sinal de acionamento de entrada:impulso TTL de 10 us
• Sinal de eco:sinal de saída TTL PWM

Vantagens

• Fornece medição de distâncias precisas e sem contato dentro do intervalo de 2 cm a 3 m.
• A medição ultrassônica funciona em qualquer condição de iluminação, portanto, um suplemento para detector de objeto infravermelho.
• O LED indicador de explosão mostra as medições em andamento.
• O cabeçalho de 3 pinos facilita a conexão direta com a placa de desenvolvimento ou com um cabo de extensão sem qualquer solda.

Aplicações do sensor ultrassônico

Usado para desenvolver sistemas de segurança, exposições animadas interativas, sistemas de assistência a estacionamento e navegação robótica.

Microcontrolador 8051

Um microcontrolador é um chip altamente integrado ou um microprocessador com todos os periféricos como RAM, ROM, portas de E / S, Timers ADC etc. em um único chip. É um chip dedicado denominado computador de chip único.

O microcontrolador 8051 é um microcontrolador popular de 8 bits. É baseado no núcleo CISC de 8 bits da arquitetura de Harvard. Ele está disponível como um chip de pino DIP de 40 pinos e funciona com entrada CC de 5 volts.

Diagrama de blocos do microcontrolador 8051

Recursos importantes do microcontrolador 8051

• Memória de programa on-chip de 4 KB (ROM e EPROM).
• 128 bytes de memória de dados no chip (RAM).
• barramento de dados de 8 bits, bit de endereço de 16 bits e dois timers de 16 bits T0 e T1
• 32 registros de uso geral, cada um com 8 bits e cinco interrupções.
• Quatro portas paralelas de 8 bits, cada uma com um total de 32 linhas de E / S.
• Um contador de programa de 16 bits, um ponteiro de pilha e um ponteiro de dados de 16 bits.
• Um ciclo de instrução de microssegundo com cristal de 12 MHz.
• Uma porta de comunicação serial duplex maçante.

Descrição do pino

O microcontrolador 8051 está disponível na configuração DIP de 40 pinos. Entre 40 pinos, 32 pinos são alocados para quatro portas paralelas P0, P1, P2 e P3, cada porta ocupando 8 pinos. Os pinos restantes são VCC, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA e PSEN.

Um oscilador de cristal de quartzo é conectado aos pinos XTAL1 e XTAL2 com um valor de capacitor 30pF. Se uma fonte diferente do oscilador de cristal for usada, os pinos XTAL1 e XTAL2 serão deixados abertos.

Comunicação serial no microcontrolador 8051

O microcontrolador 8051 tem dois pinos para transferir e receber os dados por meio de comunicação serial. Esses dois pinos fazem parte de uma porta P3 (P3.0 e P3.1).

Esses pinos são compatíveis com TTL e, portanto, requerem um driver de linha para torná-los compatíveis com RS232. MAX232 é usado como um driver de linha. A comunicação serial é controlada por um registro de 8 bits denominado registro SCON.

Aplicações do circuito de detecção ultrassônica de objetos

• Este projeto pode ser usado para aplicações como fotografia de vida selvagem (Motion Sensing Camera Trigger), monitoramento de área de segurança, etc.
• Podemos medir distâncias com precisão com o circuito de detecção ultrassônica de objetos.
• Este circuito pode ser usado como um alarme contra roubo.
• Usado para desenvolver sistemas de segurança, exposições animadas interativas, sistemas de assistência a estacionamento e navegação robótica.

Portanto, trata-se apenas de fazer o circuito de detecção de objetos ultrassônicos usando o microcontrolador 8051. Esperamos que você tenha um melhor entendimento deste conceito. Além disso, qualquer dúvida sobre este tópico ou projetos baseados em tecnologia sem fio, dê suas valiosas sugestões comentando na seção de comentários abaixo.