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
GVHD : Ths. Trần Nguyên BảoTrân
Sinh Viên : Ngô Minh Hoàng
MSSV : 08115001
Lớp HP : 110205303

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.


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

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
VÀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 7
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
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.

cách đo xung, ta hoàn toàn có thể để tính toán khoảng cách theo inch / centimét hoặc đơn
vị đo khác. Nếu không phát hiện gì thì SRF05 giảm thấp hơn dòng phản hồi của nó sau
khoảng 30mS.
SRF05 có thể được kích hoạt nhanh chóng với mọi 50mS, hoặc 20 lần mỗi giây. Nên
chờ 50ms trước khi kích hoạt kế tiếp, ngay cả khi SRF05 phát hiện một đối tượng gần và
xung phản hồi ngắn hơn. Điều này là để đảm bảo các siêu âm "beep" đã phai mờ và sẽ
không gây ra sai phản hồi ở lần đo kế tiếp.
+Các thiết lập khác của chân 5
Chân 5 được đóng nhãn là "programming pins" được sử dụng một lần duy nhất trong quá
trình sản xuất để lập trình cho bộ nhớ Flash trên chip PIC16F630. Các chương trình của
PIC16F630 pins cũng được sử dụng cho các chức năng khác trên SRF05, nên chắc chắn
rằng không kết nối bất cứ cái gì với các chân này, nếu không sẽ làm gián đoạn hoạt động
mô-đun.
+Thay đổi chùm tia và độ rộng chùm
Chùm tia của SRF05 có dạng hình nón với độ rộng của chùm là một hàm của diện tích
mặt của các cảm biến và là cố định. Chùm tia của cảm biến được sử dụng trên SRF05
được biểu diễn bên dưới:
1.3.Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05 :
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 10
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
+ Nguyên tắc cơ bản của sonar: là tạo ra một xung âm thanh điện tử và sau đó
lắng nghe tiếng vọng tạo ra khi các làn sóng âm thanh số truy cập một đối tượng và
được phản xạ trở lại. Để tính thời gian cho phản hồi trở về, một ước tính chính xác
có thể được làm bằng khoảng cách tới đối tượng. Xung âm thanh tạo ra bởi SRF05
là siêu âm, nghĩa là nó là ở trên phạm vi nhận xét của con người. Trong khi tần số
thấp hơn có thể được sử dụng trong các loại ứng dụng, tần số cao hơn thực hiện tốt
hơn cho phạm vi ngắn, nhu cầu độ chính xác cao.
+ Một số đặc điểm khác của cảm biến siêu âm SRF05
Mức độ của sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và góc phản xạ của nó.
+ Vùng phát hiện của SRF05

+ PIC18F4420 Vi xử lý
+ Winford R-11 tiêu đề
+ Vi mạch MPLAB ICD 2
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 13
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
+ Vi mạch MPLAB IDE
+ Ardin 39,3216 MHz đồng hồ Crystal
+ Nguồn điện 5V
-Các đầu vào kích hoạt được kết nối với Pin20 của bộ vi xử lý và đầu ra phản hồi
được kết nối với Pin21.
Một xung chiều rộng 10 micro giây được gửi tới các đầu vào và sau đó kích hoạt đầu vào
được bật off.
Sau đó, dòng phản hồi kết quả được bật, khi đó nhận được tín hiệu phản hồi. Thời gian
phản hồi là 1 tín hiệu xác định thời gian thực hiện cho xung để trở về sau khi nảy ra khỏi
đối tượng. Đầu ra phản hồi được gửi đến một chuyển đổi Analog và số trong bộ đếm
HEX. Ngõ ra sau đó được chuyển thành khoảng cách khi biết vận tốc và thời gian của tín
hiệu . Thời điểm của mạch được điều khiển bởi một đồng hồ được thiết lập đến 400
MHz. Winford R-11 là tiêu đề trên được sử dụng cho chương trình vi xử lý.
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 14
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
+Sơ đồ dây nối cảm biến siêu âm SRF05 với bộ vi điểu khiển và đồng hồ
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 15
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
+Nguyên lý hoạt động : Bộ vi điều khiển nhận các tín hiệu từ môi trường bên ngoài
thông qua bộ biến đổi ADC, được sử dụng để thu dữ liệu. Các máy tính số chỉ sử dụng
giá trị thập phân, nhưng trong thực tế là các đại lượng vật lý như : vận tốc, nhiệt độ, áp
suất ; Do đó, cần có bộ biến đổi để chuyển các đại lượng vật lý thành các tín hiệu điện
hoặc điện áp, các bộ điều khiển có thể được coi như là các cảm biến. Các cảm biến có thể
cho ra tín hiệu dạng dòng điện hoặc điện áp ở dạng liên tục.
4. Một ứng dụng của SRF05 và bộ vi điều khiển : Vi mạch Schematic (giản đồ)

điều khiển, ứng dụng của khả này được sử dụng trong một robốt dò đường tránh chướng
ngại vật và đo khoảng cách.
+ Trong công nghiệp các cảm biến siêu âm cũng có thể gặp phải nhiều sai xót do môi
trường ngoài tác động lên cảm biến, do vậy cần có những bộ phận xử lý tín hiệu từ cảm
biến.
+ Ngày nay, người ta vẫn tiếp tục nghiên cứu và phát triển việc chế tạo các robot có gắn
cảm biến siêu âm đồng thời với các cảm biến khác như laser, camera… kết hợp với các
công nghệ của viễn thông như GPS, GSM nhằm nâng cao độ chính xác trong việc định vị
cũng như thăm dò một khoảng không gian nào đó để xây dựng bản đồ.
Tài liệu tham khảo
+Sonar faq, srf05tech, Application_Note_Ultrasonic
+HANS P. MORAVEC, “Sensor Fusion in Certain
Grid for Mobiles Robots”
+Các trang web tham khảo: ant7.com, acroname.com, hobbyengineering.com,
cpu.word.com, metechvn.com, robotics.com.
Sinh viên : Ngô Minh Hoàng MSSV : 08115001 Page 19
Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 GVHD: Ths. Trần Nguyên Bảo Trân
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HUỚNG DẪN