ВОСЬМИКАНАЛЬНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАЛЬНОМЕР
А.В.Хромов, В.В.Покровский
Рассматривается система, содержащая ультразвуковые дальномерные модули (УДМ) и блок управления и обработки информации на основе БИС КР580ИК80А. Связь блока управления с УДМ осуществляется через программируемый параллельный интерфейс (ППИ) КР580ВВ55.
В УДМ в качестве источника и приемника используется серийный пьезорезонансный микрофон МУП-1, работающий на частоте 40 кГц. Передающая часть УДМ содержит управляемый генератор и согласующий каскад на транзисторе. Включение генератора осуществляется подачей сигнала низкого уровня в порт С.
Приемная часть УДМ объединяет три каскада операционных усилителей, детектор и компаратор. Выход компаратора соединен с первым входом логического элемента 2ИЛИНЕ, второй вход и выход которого связаны соответственно с выводами портов В и А ППИ (рис. 1). Таким образом, программное управление УДМ и прием информации осуществляются по трем линиям. К одному ППИ может быть одновременно подсоединено восемь УДМ.
Рис.1. Структурная схема подключения ультразвукового
дальномера к микропроцессорной системе.
Система совместного управления восьмиканальным ультразвуковым дальномером работает следующим образом. По программе выполняется запись кода 00 в порт С ППИ (рис. 2). Через время t выполняется запись кода РР в тот же порт. При этом происходит подача и снятие сигналов «запуск» низкого уровня.
поступающих на входы упряпляемых генераторов, что обеспечивает формирование пачек импульсов резонансной частоты передатчика длительностью t, излучаемых в нужных направлениях. В зависимости от диапазона измеряемых расстояний t принимает значения от 0,3 до 1,0 мс. Через 1,2 мс (время зятухания помех) в порт В ППИ записывается код 00, что обеспечивает подачу сигналов «разрешение», поступающих в виде сигналов низкого уровня на вторые входы элементов 2ИЛИ—НЕ.
Рис. 2. Временные диаграммы работы микропроцессорного блока
управления ультразвуковыми дальномерными модулями: L1, L8— расстояние от
УДМ1, УДМ8 до отражающей поверхности; Uзв — скорость звука.
Таким образом открывается канал приема отраженных сигналов с УДМ. С этого .момента программа осуществляет циклический опрос состояния порта А ППИ и счет числа выполненных обращений. В случае прихода отраженного сигнала от одного или нескольких УДМ накопившееся число опросов, пропорциональное расстоянию до отражающей поверхности, вместе с адресами соответствующих УДМ заносится в ОЗУ. В дальнейшем информация, поступающая от УДМ, данные с которых были записаны в ОЗУ, игнорируется.
Программа измерения расстояний оформлена в виде подпрограммы (рис.3) и может входить в состав программного обеспечения системы управления. По истечении времени Т1=12 мс, соответствующего удвоенному максимально возможному расстоянию до отражающих объектов, происходит выход из подпрограммы измерения дальности. В результате работы программы в ОЗУ формируется массив из адресов УДМ и соответствующих дальностей, расположенных в порядке поступления отраженных сигналов. Для получения результата к информации о дальности в ОЗУ надо прибавить константу, соответствующую времени затухания помех. Максимальное число ячеек ОЗУ, необходимых для хранения измерительной информации, равно 16 байт (адреса в ОЗУ с 21 00 по 210). Эта информация обрабатывается, и через время Т2=30 мс, достаточное для затухания кратных отражений, весь цикл измерения может быть повторен.
Благодаря введению согласующих временных задержек обеспечивается равенство длительностей выполнения команд при записи информации в ОЗУ и при проверке конца счета циклов.
Максимальная дальность действия системы измерения расстояний определяется типом применяемых ультразвуковых приемопередатчиков и в данном случае составляет 2 м. Минимальная дальность действия соответствует времени затухания помех и равно 0,2 м. Минимальная дискретность измерения расстояния определяется временем выполнения цикла опроса порта А ППИ. В рассматриваемой системе при тактовой частоте 2 МГц время выполнения цикла равно 60 мкс и подобрано таким образом, что дискретность измерения расстояния составляет 1 см. Уменьшение дискретности нецелесообразно, так как она становится значительно меньше ошибки датчиковой части.
Листинг программы измерения дальности:
======================================================= ADRES EQU 210FH ; конечный АДРЕС ОЗУ DALN: MVI A,82H ; ЗАПИСЬ в РУС. OUT RUS ; СЛОВА-СОСТОЯНИЯ. XRA А ; LXI H,ADRES ; A1: MOV M,A ; DCR L ; НАЧАЛЬНЫЕ JP A1 ; УСТАНОВКИ. MOV C,L ; MOV B,A ; MOV D,A ; OUT PORT C ; ВКЛЮЧИТЬ ГЕНЕРАТОРЫ УДМ MVI F,28Н ; ЗАДЕРЖКА НА ВРЕМЯ A2: DCR A ; ФОРМИРОВАНИЯ ПАЧКИ OP A2 ; ИМПУЛЬСОВ. OUT PORT C ; ВЫКЛЮЧИТЬ ГЕНЕРАТОР УДМ MVI F,A0H ; ЗАДЕРЖКА НА ВРЕМЯ A3: DCR A ; ЗАТУХАНИЯ JNZ A3 ; ПОМЕХ. OUT PORT B ; ПОСЛАТЬ СИГНАЛ РАЗРЕШЕНИЯ. A4: MVI A,C5 ; ПРОВЕРКА КОНЦА CMP D ; ВЫПОЛНЕНИЯ RZ ; ПОДПРОГРАММЫ. MVI A,O7H ; СОГЛАСУЮЩАЯ A5: DCR A ; ВРЕМЕННАЯ JNZ A5 ; ЗАДЕРЖКА. IN PORT A ; ПРОВЕРИТЬ НАЛИЧИЕ ОТРАЖЕНИЯ. JNR D ; УВЕЛИЧИТЬ КОЛИЧЕСТВО ЦИКЛОВ ОПРОСА. ANA C ; ИСКЛЮЧИТЬ ПОВТОРНУЮ ИНФОРМАЦИИ. CMP B ; ПРОВЕРИТЬ НАЛИЧИЕ JZ A4 ; ИНФОРМАЦИИ. INX H ; ЗАПИСАТЬ АДРЕСА MOV M,A ; УДМ в ОЗУ. INX H ; ЗАПИСАТЬ ТЕКУЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО MOV M,A ; ЦИКЛОВ ОПРОСА О ОЗУ. CMA ; УЧЕСТЬ НОМЕРА УДМ, ANA C ; ИНЦФОРМАЦИЯ ОТ КОТОРЫХ MOV C,A ; ЗАПИСАНА В ОЗУ. MVI A,04H ; СОГЛАСУЮЩАЯ JMP A5 ; ВРЕМЕННАЯ ЗАДЕРЖКА. END
«Микропроцессорные средства и системы» № 4, 1988, с. 73-74.