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.

Схема
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
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.