SRF05 Ultraschallsensor

Der Ultraschallsensor SRF05 ist geeignet zum Messen von Distanzen zwischen 1cm – 4m.
Er ist recht präzise und sehr einfach in ein µController-Projekt einzubinden – ich habe meinen Quellcode weiter unten zum Download zur Verfügung gestellt. Mit dieser Header-Datei kann eine ein-/oder zweidraht Lösung realisiert werden!

Der Modus 1 (zwei Pins) kann auch mit anderen Ultraschallsensoren, wie z.B. dem US-020 oder HC-SR04, verwendet werden. Diese sind deutlich günstiger und erfüllen genauso ihren Zweck.

Einfach Ultraschall-Sensor anschließen, die Header-Datei einbinden, evtl. anpassen und schon kann gemessen werden!

Technische Daten:

– Spannungsversorgung: +5V
– Stromaufnahme: 4mA
– Ultraschallfrequenz: 40KHz
– Messbereich: 1cm – 4m
– Messrate: bis 20Hz
– Maße: 43mm x 20mm x 17mm

Die verschiedenen Modi:

Modus 1:
SRF05 - Mode 1
– kompatibel mit anderen Ultraschallsensoren (US-020, HC-SR04 …)
– benötigt zwei Pins am µC

Modus 2:
SRF05 - Mode 2
– benötigt nur einen Pin am µC

Funktionen:
1. SRF05_VALUE -> gibt die gemessene Zeit in µs zurück
2. SRF05_CM      -> gibt die gemessene Distanz in cm zurück
3. SRF05_INCH   -> gibt die gemessene Distanz in in zurück

Berechnung der Distanz:

Entscheidend ist hier die Schallgeschwindigkeit (cS) sowie die Schalllaufzeit (tS):

Berechnung_USS
Da die gemessene Laufzeit dem Hin- und Rückweg entspricht muss man noch durch zwei teilen, so dass man zur Berechnung der Distanz (in cm) auf folgende Formel kommt:

Berechnung_USS2
Will man es noch genauer wissen, dann muss man noch die Temperatur mit einbeziehen, da die Schallgeschwindigkeit in der Luft von dieser abhängig ist. Bei 0°C ist die Schallgeschwindigkeit etwa 331,5 m/s. Für jedes Grad mehr addiert man 0,6 m/s; für jedes Grad weniger zieht man 0,6 m/s ab.

Berechnung_USS_mit_Temperatur

Quellcode:

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/*
*********************************************************
Filename:	SRF05.h
Version:	1.0
Date:		01.11.2012
Author:		Jascha Breithaupt
Website:	www.jaybe-stuff.de
*********************************************************
Description:
------------
This library is to use one Devantech SRF04/05 (or similar) by simply
including this header to your program.
See data sheet (ger/eng): 
http://www.robotikhardware.de/download/srf05doku.pdf
*********************************************************
Features:
---------
Mode 1:	- is fully compatible with SRF04/US-020/HC-SR04
	- uses 2 pins (echo/trigger)
Mode 2: - uses 1 pin (e.g. PD2/INT0)
Output:	- measured time (µs)
	- distance in cm
	- distance in inch
*********************************************************
How to use:
-----------
1.Include "SRF05.h" in your code
2.Check settings:
  choose mode		[1/2]
  configure pins	(e.g. PORTD/DDRD/PD2)
  define ISRs		(e.g. INT0_vect/TIMER0_COMP_vect)
  define CPU-clock	(e.g. 16000000UL -> UL: UnsignedLong)
3.Initialize the sensor in your code:
  SRF05_INIT();
4.Now you can get the data from your SRF05:
  value/time in µs:	SRF05_VALUE();
  distance in cm:	SRF05_CM();
  distance in inch:	SRF05_INCH();
 
*********************************************************
Code Example:
-------------
#define F_CPU 16000000UL
 
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include "SRF05.h"
 
int main(void)
{
	SRF05_INIT();
	uint16_t distance = 0;
 
	while(1)
	{
		distance = SRF05_VALUE();
		distance = SRF05_CM();
		distance = SRF05_INCH();
	}
}
*********************************************************
Notes:
------
- Tested with Atmel ATMEGA32 @ 16MHz and Atmel Studio 6 SP1
- To use another INT or TIMER you have to fit registers!
*********************************************************
*/
 
/* ***************************************************** */
/*                   S E T T I N G S                     */
/* ***************************************************** */
// CHOOSE MODE
const uint8_t SRF05_MODE =	2;
/* ***************************************************** */
// CONFIGURE THESE FOR MODE 1
#define SRF05_TPORT		PORTD 	//
#define SRF05_TREGISTER		DDRD	// TRIGGER
#define SRF05_TPIN		PD6	//
 
#define SRF05_EPORT		PORTD	//
#define SRF05_EREGISTER		DDRD 	// ECHO
#define SRF05_EPIN		PD2	//
/* ***************************************************** */
// CONFIGURE THESE FOR MODE 2
#define SRF05_TEPORT		PORTD 	//
#define SRF05_TEREGISTER	DDRD 	// TRIGGER/ECHO
#define SRF05_TE		PD2	//
/* ***************************************************** */
// DEFINE INTERRUPT/TIMER ISR
#define SRF05_INT		INT0_vect
#define SRF05_TIMER		TIMER0_COMP_vect
/* ***************************************************** */
// DEFINE CPU
#ifndef F_CPU
#define F_CPU 			16000000UL 
#endif
#ifndef XTAL
#define XTAL			16000000UL
#endif
/* ***************************************************** */
/*                 E N D   S E T T I N G S               */
/* ***************************************************** */
#pragma once				// MS-compiler
#include <util/delay.h>
#pragma once
#include <avr/interrupt.h>
 
volatile uint16_t	usec = 0;	// save pulse length in µs
volatile uint8_t	intocc = 0;	// indicate if interrupt has occurred
volatile uint8_t	meascomp = 0;	// indicate that measurement is complete
/* ***************************************************** */
/* ***************************************************** */
 
// INITIALIZE SRF05
void SRF05_INIT()
{
	// SETUP TIMER
	TCCR0	= (1 << WGM01);			// mode 2: CTC of Timer0	
	OCR0	= ((F_CPU/8)/100000)-1;		// ((16000000 / 8 ) / 100000) -1 = 19 -> 155 steps = interrupt every 10µs
	TIMSK  |= (1 << OCIE0);			// Enable Compare Match interrupt
	TCNT0	= 0;				// set timer to 0
 
	// SETUP INTERRUPT
	GICR   |= (1 << INT0);			// external interrupt mask register INT0
	MCUCR	= (1 << ISC01) | (1 << ISC00); 	// trigger on rising edge
 
	// SETUP PINS
	if(SRF05_MODE == 1)
	{
		SRF05_TREGISTER |= (1 << SRF05_TPIN);	// set trigger pin to output
		SRF05_EREGISTER &= ~(1 << SRF05_EPIN);	// set echo pin/INT0 as input
	}
	if(SRF05_MODE == 2) // might be deleted	
	{
		SRF05_TEREGISTER |= (1 << SRF05_TE);	// set pin to output
	}
}
 
// GET DISTANCE VALUE (µs)
uint16_t SRF05_VALUE()
{
	usec = 0;			// reset microseconds counter variable
	TCNT0 = 0;			// set timer to 0
 
	// TRIGGER MEASUREMENT
	if(SRF05_MODE == 1)
	{
		SRF05_TPORT |= (1 << SRF05_TPIN);	// set trigger pin to 1
		_delay_us(10);				// minimum 10µs trigger signal
		SRF05_TPORT &= ~(1 << SRF05_TPIN);	// set trigger pin to 0
	}
	if(SRF05_MODE == 2)
	{
		_delay_ms(50);	 // ensure the ultrasonic "beep" has faded away
		SRF05_TEREGISTER |= (1 << SRF05_TE);	// set pin to output
		SRF05_TEPORT |= (1 << SRF05_TE);	// set pin to 1
		_delay_us(10);
		SRF05_TEPORT &= ~(1 << SRF05_TE);	// set pin to 0
		SRF05_TEREGISTER &= ~(1 << SRF05_TE);	// set pin to input
		_delay_us(800);	// wait for SRF to change from trigger to echo
	}
 
	// TRIGGER INT0 ON RISING EDGE
	MCUCR = (1 << ISC01) | (1 << ISC00);
 
	// ENABLE INTERRUPTS
	sei(); 
 
	// WAIT UNTIL MEASUREMENT IS COMPLETE
	while(meascomp != 1){}
 
	// DISABLE INTERRUPTS
	cli(); 
 
	meascomp = 0;	// reset	
 
	return usec;	// value;
}
 
// GET DISTANCE IN CM
uint16_t SRF05_CM()
{	
	if(SRF05_MODE == 1){return SRF05_VALUE() / 58;}
	if(SRF05_MODE == 2){return SRF05_VALUE() / 58;}		// 29? -> data sheet
}
 
// GET DISTANCE IN INCH
uint16_t SRF05_INCH()
{
	if(SRF05_MODE == 1){return SRF05_VALUE() / 148;}
	if(SRF05_MODE == 2){return SRF05_VALUE() / 148;}	// 74? -> data sheet
}
 
// EXTERNAL INTERRUPT
ISR(SRF05_INT)
{  
 
	if(intocc == 0)
	{	// INTERRUPT ON RISING EDGE
		TCCR0 |= (1 << CS01);  // start Timer0 with prescaler 8
 
		// TRIGGER INT0 ON FALLING EDGE
		MCUCR = (1 << ISC01) | (0 << ISC00); // EICRA = External Interrupt Control Register A
 
		intocc = 1; // to indicate, that an interrupt has already occurred
	}
	else
	{	// INTERRUPT ON FALLING EDGE
		TCCR0 &= ~(1<<CS01); // stop Timer0
 
		intocc = 0;   // reset variable
		meascomp = 1; // variable to indicate end of measurement
	}
}
 
//INTERRUPT EVERY 10µS
ISR(SRF05_TIMER)
{
	usec += 10;
}

Downloads:

Header-Datei -> SRF05.h
Datenblatt     -> robotikhardware.de

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4 thoughts on “SRF05 Ultraschallsensor

  1. Schüler says:

    ist es möglich mehrere Ultraschallsensoren im Mode 2 zu betreiben ohne Interrupts zu benutzen?

    Ich schaffe es nämlich nicht und hoffe du kannst mir helfen 🙂

  2. Jch says:

    Was muss ich machen, wenn ich keine Aktivität auf dem Echo und dem Triggerpin habe?
    Ich nutzze einen HC-SR04
    Beide haben dauerhaft ein High Signal.
    Settings sehen wie folgt aus:

    // CHOOSE MODE
    const uint8_t SRF05_MODE = 1;
    /* ***************************************************** */
    // CONFIGURE THESE FOR MODE 1
    #define SRF05_TPORT PORTC //
    #define SRF05_TREGISTER DDRC // TRIGGER
    #define SRF05_TPIN PC3 //

    #define SRF05_EPORT PORTC //
    #define SRF05_EREGISTER DDRC // ECHO
    #define SRF05_EPIN PC2 //
    /* ***************************************************** */
    // CONFIGURE THESE FOR MODE 2
    #define SRF05_TEPORT PORTD //
    #define SRF05_TEREGISTER DDRD // TRIGGER/ECHO
    #define SRF05_TE PD2 //
    /* ***************************************************** */
    // DEFINE INTERRUPT/TIMER ISR
    #define SRF05_INT INT0_vect
    #define SRF05_TIMER TIMER0_COMP_vect
    /* ***************************************************** */
    // DEFINE CPU
    #ifndef F_CPU
    #define F_CPU 16000000UL
    #endif
    #ifndef XTAL
    #define XTAL 16000000UL
    #endif

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