【CuriosityNano测评报告】基于AC0 + TCB的超声波测距仪设计
本帖最后由 南来之风 于 2022-11-8 09:38 编辑笔者之前在测评PIC18F单片机的时候，首次尝试用定时器来测量超声波的传播时间，参考：【CuriosityNano测评报告】定时器用于超声波传感器 https://bbs.21ic.com/icview-3244674-1-1.html。之前的测距结果感觉不是特别准确，有可能是定时器用法不正确。
此次有幸能够测评AVR64DD32单片机，这款好奇开发板功能丰富，尤其是模拟功能强大，易用。特别留意到这个片子带了Analog Comparator以及TCB ( 16-bit Timer/Counter Type B)，我后面会利用这两个特性来设计超声波测距仪。
[*]AVR64DD32微控制器
[*]一个黄色用户LED
[*]一个机械式用户开关
[*]一个32.768kHz晶体
[*]一个24MHz晶体
[*]板载调试器：
[*]Microchip MPLAB® X IDE和Microchip Studio中板标识
[*]一个绿色电源及状态指示LED
[*]编程和调试
[*]虚拟串行端口 (CDC)
[*]两个调试GPIO通道 (DGI GPIO)
[*]USB供电
[*]可调目标电压：
[*]MIC5353 LDO稳压器，由板载调试器控制
[*]输出电压范围：1.8V至5.1V（受USB输入电压限制）
[*]最大输出电流：500mA（受环境温度和输出电压限制）
此次使用的超声波传感器型号是：HC-SR04，其内部模块原理图如下：
VTG -- 传感器VCC
GND -- 传感器GND
PORTD1 -- 传感器Trigger引脚
PORTD2 -- 传感器Echo模拟输入引脚
主程序代码：
#include "mcc_generated_files/system/system.h"
#include <util/delay.h>
/*
Main application
*/
volatile uint16_t signal_pulse = 0, signal_period = 0;
int main(void)
{
SYSTEM_Initialize();
PORTD.DIRSET = PIN4_bm;
PORTMUX.USARTROUTEA = PORTMUX_USART0_ALT3_gc;
printf("Hello Microchip\r\n");
while(1)
{
IO_PD1_TriggerSig_SetLow();
_delay_ms(2);
IO_PD1_TriggerSig_SetHigh();
_delay_ms(10);
IO_PD1_TriggerSig_SetLow();
if (TCB0.INTFLAGS & TCB_CAPT_bm)
{
/**
* First read the CNT register
* The interrupt flag is cleared by writing 1 to it, or when the Capture register
* is read in Capture mode
*/
//signal_period = TCB0.CNT;
signal_pulse= TCB0.CCMP;
asm("NOP");
printf("Calculate Dist...");
printf("%f cm\r\n", signal_pulse/2.0/2*34300.0/1000000);
}
}
}
模拟比较器AC0的MCC配置：
TCB的模式配置，要注意设置未pulse width模式：
UART这里要使能 Redirct Printf to UART:
效果展示：
https://www.bilibili.com/video/BV1RG4y1Z7BG/
总结：本次基于AVR单片机的AC0和tcb硬件模块实现的超声波测距仪，极少的需要单片机运算，计算结果非常精确可靠，硬件设计非常简单。
超声波测距模块是通过串口和单片机进行通讯的吗 请问机械式用户开关在这里的用途是什么呢 tpgf 发表于 2022-12-7 10:04
超声波测距模块是通过串口和单片机进行通讯的吗
你好朋友，
根据我的理解，其实超声波测距模块在开始工作后（单片机给Trigger引脚一定时间的高电平），单片机会通过测量Echo引脚的高电平的持续时间（声波发射，然后返回的总时间）来获得声音传播的距离。
通过声速*传播时间，就可以测得距离了。其实并没有涉及到串口通信。 drer 发表于 2022-12-7 10:24
请问机械式用户开关在这里的用途是什么呢
你好朋友，
机械按键是开发板自带的，在本文提及的超声波测距模块中并没有使用到。
不过，可以根据自己的需要，在程序中读取Button的状态，然后做一些有意思的设计。 目前来看 超声波测距仪的精度能达到多少呢 可以测量多远的距离呀 请问TCB的配置软件是使用的什么软件啊 可以免费下载到吗 测距仪发送给单片机的是模拟量的数据还是数字量数据呀 kxsi 发表于 2022-12-7 11:42
测距仪发送给单片机的是模拟量的数据还是数字量数据呀
是一个持续时间为声波传播距离两倍的高电平脉冲。是数字量。{:lol:} coshi 发表于 2022-12-7 11:27
请问TCB的配置软件是使用的什么软件啊 可以免费下载到吗
是MPLAB X ide内置的一个MCC插件，用于配置各种外设，自动生成代码的插件。目前我是个人使用，完全免费的 南来之风 发表于 2022-12-7 11:44
是一个持续时间为声波传播距离两倍的高电平脉冲。是数字量。
那是不是需要用定时器测量一下时长呢 感觉不如激光测距模块好用一些呢。 怎么判断超声波超时呢？ 这个超声波有串口形式的。 MCC开发简单这么多了。 测量的最大范围是多少呢？ 超声波模块的测量精度是多少？ 怎么驱动这个超声波产生信号 ？ 反射的信号怎么测量？引脚是怎么变换？ 这个可以通过定时器捕获数据吗？
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