Circuito de detección de objetos ultrasónico basado en microcontrolador 8051

Los sensores ultrasónicos se utilizan para detectar el objeto, medir la distancia del objeto y tienen muchas aplicaciones. Este artículo analiza el circuito del sensor ultrasónico de detección de objetos que utiliza microcontroladores 8051. El sensor ultrasónico proporciona el método más fácil de detección de objetos y brinda la medición perfecta entre objetos estacionarios o en movimiento. El sensor mide el tiempo que tarda el eco del sonido en regresar y lo envía al microcontrolador como un pulso de ancho variable.


Circuito de detección de objetos por ultrasonidos

Este circuito está diseñado para demostrar la detección de un objeto frente al transductor ultrasónico. Un transductor ultrasónico consta de un transmisor y un receptor. El transmisor produce una onda de sonido de 40 KHz mientras que el receptor detecta la onda de sonido de 40 KHz y la convierte en señales eléctricas que se transmiten al microcontrolador.

Diagrama de bloques del circuito de detección de objetos.

Diagrama de bloques del circuito de detección ultrasónica de objetos

Requisitos de hardware

  • Módulo sensor ultrasónico
  • microcontrolador 8051
  • LCD
  • LED
  • Cristal
  • Transistores, diodos, condensadores y resistencias
  • Transformador
  • Regulador de tensión
  • pistola magnética

Programa requerido

Circuito de detección de objetos por ultrasonidos

Circuito de detección de objetos por ultrasonidos
Circuito de detección de objetos por ultrasonidos

Procedimiento de trabajo

Este circuito está diseñado con un microcontrolador 8051 y un sensor ultrasónico. El sensor transmite ondas de sonido ultrasónicas de kHz. Cuando un objeto u obstáculo pasa por delante del sensor, las ondas sonoras se reflejan. Luego, el receptor detecta la onda de sonido en kHz.

El circuito convierte las señales de sonido en señales eléctricas que se transmiten al microcontrolador interconectado. El microcontrolador recibe las señales y conduce la salida para tomar la acción apropiada. La pantalla LCD interconectada con el microcontrolador se utiliza para mostrar el estado del módulo.

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Este proyecto se puede mejorar para calcular la distancia del objeto y encontrar la ubicación del objeto.

Sensor ultrasónico

El sensor ultrasónico envía un pulso de sonido de alta frecuencia y calcula el tiempo que tarda en regresar el eco del sonido.

Sensor ultrasónico
Sensor ultrasónico

La velocidad del sonido es de unos 341 metros por segundo en el aire. El sensor utiliza la velocidad del sonido a través del aire y el tiempo que tarda el sensor en transmitir y recibir el sonido para calcular la distancia. Así detecta el objeto y encuentra la ubicación del objeto.

Distancia = tiempo X (velocidad del sonido)/2

El sonido debe viajar desde el sensor hasta el objeto y viceversa, así que divida la velocidad por 2.

Enlace

  • Vcc: Voltaje de entrada +5 V
  • GND: tierra externa
  • Gatillo: Pin digital 2
  • Eco: pin digital 2

El pin Trig se usa para enviar las señales y el pin Echo se usa para escuchar las señales de retorno.

Nota: Al instalar, conecte primero el terminal GND, de lo contrario, el módulo podría dañarse.

Características

  • Voltaje de entrada: 5 V CC
  • Corriente estática: <2mA
  • Voltaje de salida: 5 V alto y 0 V bajo
  • Rango de detección: 2 cm a 500 cm
  • Dimensiones: 3,4 x 2 x 1,5 cm
  • Señal de activación de entrada: 10 us pulso TTL
  • Señal de eco: señal de salida TTL PWM

Ventajas

  • Proporciona una medición de distancia precisa y sin contacto dentro de un rango de 2 cm a 3 m.
  • La medición ultrasónica funciona en todas las condiciones de iluminación, por lo que es un complemento para el detector de objetos por infrarrojos.
  • El LED de indicación de ráfaga indica las medidas actuales.
  • El encabezado de 3 pines facilita la conexión a la placa de desarrollo directamente o con un cable de extensión sin soldadura.
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Aplicaciones del sensor ultrasónico

Se utiliza para desarrollar sistemas de seguridad, exhibiciones animadas interactivas, sistemas de asistencia de estacionamiento y navegación robótica.

8051 Microcontrolador

Un microcontrolador es un chip o microprocesador altamente integrado con todos los periféricos como RAM, ROM, puertos de E/S, temporizadores ADC, etc. en un solo chip. Es un chip dedicado llamado computadora de un solo chip.

El microcontrolador 8051 es un microcontrolador popular de 8 bits. Se basa en el kernel CISC de 8 bits de la arquitectura Harvard. Está disponible como un chip pin DIP de 40 pines y funciona con una entrada de CC de 5 voltios.

Diagrama de bloques del microcontrolador 8051

Diagrama de bloques del microcontrolador 8051
Diagrama de bloques del microcontrolador 8051

Características principales del microcontrolador 8051

  • Memoria de programa en chip de 4 KB (ROM y EPROM).
  • 128 bytes de memoria de datos en chip (RAM).
  • Bus de datos de 8 bits, bit de dirección de 16 bits y dos temporizadores T0 y T1 de 16 bits
  • 32 registros de propósito general de 8 bits cada uno y cinco interrupciones.
  • Cuatro puertos paralelos de 8 bits cada uno con un total de 32 líneas de E/S.
  • Un contador de programa de 16 bits, un puntero de pila y un puntero de datos de 16 bits.
  • Ciclo de instrucción de un microsegundo con un cristal de 12 MHz.
  • Un puerto de comunicación serial dúplex opaco.

Descripción de pines

El microcontrolador 8051 está disponible en configuración DIP de 40 pines. Entre 40 pines, se asignan 32 pines para cuatro puertos paralelos P0, P1, P2 y P3, ocupando cada puerto 8 pines. Los pines restantes son VCC, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA y PSEN.

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Un oscilador de cristal está conectado entre los pines XTAL1 y XTAL2 con un valor de capacitor de 30pF. Si se usa una fuente que no sea el oscilador de cristal, los pines XTAL1 y XTAL2 se dejan abiertos.

Comunicación serial en el microcontrolador 8051

El microcontrolador 8051 tiene dos pines para transferir y recibir datos a través de comunicación serial. Estos dos pines son parte de un puerto P3 (P3.0 y P3.1).

Estos pines son compatibles con TTL y, por lo tanto, requieren un controlador de línea para que sean compatibles con RS232. El MAX232 se utiliza como controlador de línea. La comunicación serial está controlada por un registro de 8 bits llamado registro SCON.

Aplicaciones del circuito de detección de objetos ultrasónicos

  • Este proyecto se puede utilizar para aplicaciones tales como fotografía de vida silvestre (disparador de cámara con detección de movimiento), monitoreo de áreas de seguridad, etc.
  • Podemos medir distancias con precisión con el circuito de detección de objetos por ultrasonidos.
  • Este circuito se puede utilizar como alarma antirrobo.
  • Se utiliza para desarrollar sistemas de seguridad, exhibiciones animadas interactivas, sistemas de asistencia de estacionamiento y navegación robótica.

Entonces, se trata de hacer un circuito de detección de objetos ultrasónico usando un microcontrolador 8051. Esperamos que comprenda mejor este concepto. Además, para cualquier consulta sobre este tema o cualquier proyecto basado en tecnología inalámbrica, brinde sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación.

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