Tìm hiểu về cảm biến siêu âm loại SRF05 và giao tiếp giữa vi điều khiển 8051 với cảm biến SRF05

Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
  
TIỂU LUẬN




Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 1
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
rước tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu trường
Đại Học Công Nghiệp TpHCM đã tạo điều kiện cho chúng em có một
môi trường học tập tốt với cơ sở khang trang đầy đủ tiện nghi, tạo điệu
kiện thuận lợi cho việc học tập và làm tiểu luận của em.T
Em xin chân thành cảm ơn các thầy Khoa Công Nghệ Điện tử, thầy giáo
hướng dẫn, đã tạo nhiều điều kiện, hướng dẫn tận tình cụ thể, phát huy cho em tính
tự học, tự tìm hiểu và khảo sát các linh kiện điện tử và cách thức hoạt động cùa
chúng, cụ thể là vi xử lý 8051; hình thành cho em phương pháp nghiên cứu, tìm
tòi, tiếp cận với các công nghệ vi điều khiển.Trau dồi cho em kỹ năng học tập năng
động và sáng tạo, giúp cho em tiếp cận các hệ thống xử lý thông minh trong thực
tế một cách thiết thực hơn. Không có gì quý giá hơn lời cảm ơn, lời cảm ơn chân
thành và kính trọng xin gửi đến các quý thầy cô giáo.

MỤC LỤC TRANG
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 2
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
Lời mở đầu......................................................................................................4

Phần mở đầu....................................................................................................5
1.Một số loại cảm biến siêu âm...............................................................5
2.Thông số một số loại cảm biến siêu âm SRF.......................................6
3.Một số vi điều khiểu họ 8051...............................................................7
Phần nội dung..................................................................................................8
1.Cảm biến siêu âm và đặc điểm kỹ thuật...............................................8
2.Vi điều khiển 8051.............................................................................13
3.Giao tiếp giữa 8051 với cảm biến siêu âm SRF05.............................14
4.Một số ứng dụng của SRF05 với bộ vi điều khiển ............................17
Phần kết luận.................................................................................................19
Tài liệu tham khảo.........................................................................................19
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 3
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
ự học và nghiên cứu là một vấn đề quan trọng không thể thiếu trong sự
nghịêp học vô bờ. Bài tiểu luận này được xây dựng dựa trên những hiểu
biết của em có được từ việc đọc và dịch các tài liệu có liên quan, từ đó đúc
kết nên theo cách hiểu của cá nhân mình. Bố cục của bài tiểu luận này gồm có 3
phần :
T
 Phần mở đầu : Giới thiệu sơ lược đề tài
 Phần nội dung : Cảm biến siêu âm SRF05 và giao tiếp của SRF05 với vi
điều khiển 8051.
 Phần kết luận : Những vấn đề đúc kết được.
Em rất mong được sự nhận xét chân tình và đánh giá cụ thể của thầy cùng sự góp ý
mật thiết của các bạn trong lớp.
Dù đã được bổ sung nhiều lần, nhưng bài tiểu luận không tránh khỏi những
hạn chế và thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp và phê bình của thầy để em có
thể làm tốt hơn ở những bài tiều luận khác.
PHẦN MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC
1. Một số loại cảm biến siêu âm :

Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 4
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
Cảm biến siên âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết vật trong khoảng
cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác nhau và trong những điều kiện hoạt
động khác nhau mà người ta chế tạo các loại cảm biến siêu âm cũng khác nhau.
1.1. Cảm biến siêu âm và nguyên tắc TOF (Time Of Flight)
Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với vận tốc khoảng 343m/s. Nếu một
cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ đồng thời, đo được khoảng thời
gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, thì máy tính có thể xác định được quãng đường mà sóng
đã di chuyển trong không gian. Quãng đường di chuyển của sóng sẽ bằng 2 lần khoảng
cách từ cảm biến tới chướng ngoại vật, theo hướng phát của sóng siêu âm.Hay khoảng
cách từ cảm biến tới chướng ngại vật sẽ được tính theo nguyên lý TOF:
d = v • t/2
1.2. Tầm quét của cảm biến siêu âm :
Cảm biến siêu âm có thể được mô hình hóa thành một hình quạt, trong đó các điểm ở giữa
dường như không có chướng ngại vật, còn các điểm trên biên thì dường như có chướng
ngại vật nằm ở đâu đó.
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 5
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
2. Thông số một số loại cảm biến siêu âm SRF
Cảm
biến
Thông
tin
Range
Angle
*
Echoes
**
Thời gian

khác nhau,
Ghi chú
Tối
thiểu
Tối
đa
SRF02
I2C /
Serial
15 cm 6 m 45 ° Một 70 ms A
SRF04
Kỹ thuật
số
3 cm 3 m 45 ° Một 100 μs - 36 ms
SRF05
Kỹ thuật
số
3 cm 4 m 45 ° Một 100 μs - 36 ms
SRF08 I2C 3 cm 6 m 45 ° 17 65 ms BC
SRF10 I2C 3 cm 6 m 60 ° Một 65 ms AB
SRF235 I2C 10 cm 1,2 m 15 ° Một 10 ms AD
*: Ước tính góc của hình nón cảm biến ở 1 / 2 cảm biến
**: Số vang ghi lại bởi cảm biến. Đây là những tiếng vọng ghi từ đọc gần đây nhất, và
được ghi đè mới bằng mỗi lần khác nhau.
A: Những cảm biến nhỏ hơn điển hình (SRF 05/04 / 08) kích thước.
B: Phạm vi thời gian có thể được điều chỉnh xuống bằng cách điều chỉnh được.
C: cảm biến này cũng bao gồm một photocell ở mặt trước để phát hiện ánh sáng.
D: Hoạt động ở một tần số 235kHz cao hơn.
3. Một số loại vi điều khiển họ 8051 :
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 6

Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
Chip ROM trong RAM trong Bộ định thời
8031 0 KB 128 byte 2
8032 0 KB 256 byte 3
8051 4 KB PROM 128 byte 2
8052 8KB PROM 256 byte 3
8751 4KB UV-EPROM 128 byte 2
8752 8KB UV-EPROM 256 byte 3
8951 4 KB FLASH ROM 128 byte 2
8952 8 KB FLASH ROM 256 byte 3
Sơ đồ chân vi điều khiển 8052/8031
PHẦN NỘI DUNG :
CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 7
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
VÀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
1. Cảm biến siêu âm SRF05 và đặc điểm kỹ thuật
1.1. Giới thiệu
+ SRF05 là một bước phát triển từ SRF04, được thiết kế để làm tăng tính linh hoạt, tăng
phạm vi, ngoài ra còn giảm bớt chi phí. SRF05 là hoàn toàn tương thích với SRF04.
Khoảng cách được tăng từ 3 mét đến 4 mét.
+ SRF05 cho phép sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và phản hồi, do đó tiết
kiệm giá trị trên chân điều khiển. Khi chân chế độ không kết nối, thì SRF05 hoạt động
riêng biệt chân kích hoạt và và chân hồi tiếp, như SRF04. SRF05 bao gồm một thời gian
trễ trước khi xung phản hồi để mang lại điều khiển chậm hơn chẳng hạn như bộ điều khiển
thời gian cơ bản Stamps và Picaxe để thực hiện các xung lệnh.
1.2. Các chế độ của SRF05
1.2.1. Chế độ 1 : Tương ứng SRF04 – tách biệt kích hoạt và phản hồi
Chế độ này sử dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, và là chế độ đơn giản nhất
để sử dụng. Tất cả các chương trình điển hình cho SRF04 sẽ làm việc cho SRF05 ở chế độ

này. Để sử dụng chế độ này, chỉ cần chân chế độ không kết nối - SRF05 có một nội dừng
trên chân này .
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 8