AVR -HC-SR04 ile Oransal Kontrol

Zamanlayıcı (timer), kesme (interrupt) kullanımıyla ilgili alıştırma yapmak ve Arduino öğreticilerinin çoğunlukla kullandığı Hc-Sr04′ ün AVR ve C ile kullanımını anlatmaya çalışacağım. Hc-Sr04 sensörler ses ile mesafe ölçümü yapmakta kullanılır. İnternette birçok yazı mevcut ama kabaca anlatacağım.

Hc-Sr04

Bilgi sayfasına buradan erişebilirsiniz. Hc-Sr04 3mm hassasiyetinde 2cm ile 400cm arası temassız ölçüm yapabilen bir sensördür. Sensör üstünde 4 adet pin bulunur.

Vcc: +5 volt besleme.

Trig: Sensörün ölçüme başlaması için sinyal gönderilen pin.

Echo: Çıkış pini, high “1” seviyede olduğu süreyi ölçeceğiz.

Gnd: (0 Volt) Negatif besleme.

Sensörün çalışması oldukça basit. Bilgi sayfasına göre ilk yapılması gereken Trig pinini 10us süreyle high “1” yapıp, low “0” yapmaktır. Sonrasında sensör 40kHz frekansında 8 ses dalgası gönderir ve Echo pinini high “1” yapar. Echo pini sensöre ses dönüşü olana kadar high “1” olarak kalır. Echo pininin high “1” olduğu an ve low “0” olduğu an arasında geçen süre sesin bir engele çarpıp geri döndüğü süredir.  Bilgi sayfasına göre yüzey 0,5m² ve daha büyük, ayrıca pürüzsüz olursa daha doğru ölçüm yapılacaktır. Sesin gidiş ve dönüşü arasında geçen süreyi sınırlamak gerekir. Bu yapılmazsa ölçüm sınırının dışına çıkılır ve hatalı sonuç alınır. Ayrıca önlem alınmazsa  döngü içinde tekrar Trig pininin high “1” olması gibi bir durum gerçekleşebilir.

Echo pininin high olduğu sürenin, sesin gidiş dönüş süresi olduğunu ve bu sürenin yarısını almamız gerektiğini unutmamak gerekir. Sesin hızı ortamın yoğunluğuna göre değişir. Katıda suya göre, su içinde havaya göre daha hızlıdır. Havanın sıcaklık ve  yüksekliğe göre yoğunluğu değiştiğinden sesin hızı da değişir. Ben ses hızını 344m/s olarak alacağım. Buna göre ses 1sn de 344 metre gider. Birimleri cm ve us cinsine çevirdiğimizde 0,0344cm/us yani 1us de 0,0344cm yol gider. Yol=hızXzaman formülüne göre işlem yaparak aradaki mesafeyi buluruz. Echo high süresi için kronometre görevi görecek zamanlayıcı birimini kullanacağız.

Timer/Counter1 (TC 1)

Önceki yazıda Timer0 birimini kullandım. Sensöre 400cm ölçüm yaptırmak istediğimizde 11.627us, 1cm için 29us gerekir. (yol=hızXzaman, 400=0,0344Xzaman, zaman= 400/0,0344)

Mikro saniye hassasiyetinde sayabilmeli fakat çok büyük sayaç değerleri olmamalı. 16MHz de prescaler değeri 8 seçilirse en uygun değerleri bulabiliriz. Bu durumda  sayaç değeri limit yani 400cm mesafede  gidiş dönüş için 23.254 gibi bir değer tutmalıdır. Bu ancak 16 bitlik bir zamanlayıcı biriminde yapılabilir. Bu nedenle Timer1 birimini kullanacağız.

TCNT1

TCNT1 kristal veya seçilebilen farklı bir kaynaktan gelen saat darbesiyle artarak sayım yapan registerdir. TCNTL ve TCNTH olarak iki 8 bit registerde veri tutulur.  TCNT1 üst değer olan 65535 0xFFFF e kadar artabilir. Bizim için fazlasıyla yeterli bir değerdir.

Yukarıda TC1 şeması bulunmaktadır. Birimde bulunan kontrol registerleriyle istediğimiz ayarlamaları yapacağız.  Yukarıda bahsettiğim gibi prescaler değerini 8 alacağız. Uygun bir çözünürlük ve kayıt edebileceğimiz büyüklükte değerler vermektedir.

Bu seçim sonucunda 1sn de 16.000.000/8 saat darbesi yani 2.000.000 olacaktır. Bir mikro saniye 2 darbe olacaktır. TCNT1 değerini 2′ ye böldüğümüzde “us” cinsinden süreyi buluruz. Prescaler 8 için CS11 isimli bit “1” olmalıdır.

OCR1A

Zamanlayıcı birimini sürenin tespiti yanında sensörün ihtiyaç duyduğu beklemeleri yapması için de kullanacağız. Bunun için OCR1A registerini kullanacağız. TCNT1 gibi 16 bit bir registerdir. OCR1AL ve OCR1AH isimli iki 8 bit registerden oluşur. Timer1 birimiyle istediğimizi yapmak için TCNT1 ile eşleşme olduğunda kesme oluşmalı ve TCNT1 sıfırlanmalıdır. Bunu CTC moduyla yapabiliriz.

 

Şekilde görüldüğü gibi eşleşmede kesme oluşuyor ve TCNT1 sıfırlanıyor. CTC modu için aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi mode 4 seçilmeli bunun için WGM12 “1” yapılmalıdır.

TC1 Kontrol Registerleri

TCCR1A registerinde yer alan bitler bizim seçimlerimizi ilgilendiren bitler olmadığından burada değinmeyeceğim. TCCR1B registeri aşağıdaki gibidir. İstediğimiz ayarlar için WGM12 ve  CS11 “1” yapılacak.

 

Mesafe Ölçümü ve Kontrol

Bunun için timer1 OCR1A eşleştirme ve Pin değişim  kesmeleri kullanacağız. Zamanlayıcı kesmesi trig pininin high “1” olması ve 10us bu şekilde kalmasını sağlayacak. Bunun sonucunda echo high “1” olacak, bu değişimin olduğu anı belirlemek için pin değişim kesmesini kullanacağız. Sesin geri dönüşüne kadar sayacı başlatıp echo low “0” olana kadar sayacağız. Bu sayım süresini kısıtlayarak hem limit dışı ölçümleri düzelteceğiz hem de ölçüm için gereksiz bekleme yapmayarak döngüyü hızlandıracağız. Echo low “0” olduğunda yine pin değişim kesmesi gerçekleşecek, bu olduğunda sayma işlemini durdurup sayacın değerini kayıt altına alacağız. Böylece bir döngü halinde ölçüm işlemini tamamlayacağız. Sayaç değerini gidiş dönüş süresi ve mikro saniye dönüşümü için 4′ e böleceğiz ve ses hızıyla çarparak mesafeyi bulacağız.

Bulduğumuz mesafeyi istediğimiz mesafe ile arasında oluşan farka göre değerlendirip, negatif ise geri pozitif ise ileri yön veriyoruz. Fark oransal (P) katsayı ile çarpılarak motorların hareket eşiği olan PWM değerine eklenerek motorun hızını ayarlıyoruz. Kod içinde yeterli açıklama olduğunu düşünüyorum bu nedenle daha fazla uzatmadan yazıyı burada sonlandırıyorum.

Bu yazı Haluk ŞİMŞEK tarafından yazılmıştır.

 

You may also like...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.