Алгоритм измерения расстояния
Блок-схема алгоритма измерения расстояния приведена на рисунке (Рисунок 37)
Рисунок 37 – Алгоритм измерения расстояния
Инициализация работы ВЦП подразумевает отправку на GP22 по интерфейсуSPIкоманды «01110000». Эта команда запускает блок измерения. После чего происходит запуск лазера и ожидание прерывания поSPI. Если прерывание сработало значит ВЦП получил стоповый сигнал и данные можно считать отправив команду «10110000» с последующими 16 тактами. Данные приходят в двоичном системе счисления и после переводятся в десятичную. Данные представляю собой число вентилей, которые прошел сигнал, каждый вентиль сигнал проходит за 90 пс. Результат умножается на 90 пс и вычисляется время полета лазерного импульса. После чего, так как получившееся время включает в себя полет и туда и обратно, оно делится на 2. Результат умножается на скорость света и определяется расстояние.
Алгоритм сканирования и построения изображения
Блок – схема алгоритма сканирования приведена на рисунке (Рисунок 38).
Рисунок 38 – Алгоритм сканирования
В начале работы производится сброс
микросхемы GP-22. Это делается
для того чтобы очистить регистр результата
и избежать ошибочного первого измерения.
После сброса производится настройка
конфигурационных регистров ВЦП, они
определяют режим работы микросхемы,
таблицы значений каждого бита регистров
приведена в приложении (ПРИЛОЖЕНИЕ А).
Для теста соединения на ВЦП отправляется
команда «10110101» и ожидается ответ.
Соединение исправно если в ответ
контроллер получает «00011001». После чего
происходит установка сканера в начальное
положение, которое определяется
срабатыванием концевого датчика. Далее
производится 4 цикла сканирования,
результаты которых усредняются для
повышения точности в 2 раза (
),
и усредненные значения передаются
пользователю по интерфейсуUART.
Программная реализация алгоритма
сканирования приведена в приложении
(ПРИЛОЖЕНИЕ Б, Листинг 1).
Полученные при сканировании расстояния используются для построения изображения в среде Matlab. Блок-схема алгоритма построения изображения приведена на рисунке (Рисунок 39).
Рисунок 39 – Алгоритм построения изображения
Входными данными для построения
изображения является массив расстояний
измеренных при сканировании. Расчет
углов для каждого измерения подразумевает
создание одномерного массива включающего
в себя углы из промежутка
с шагом
.
После расчета углов, данные полученные
при сканировании переводятся в декартовую
систему координат при помощи выражений:
(25)
где ri–i-ое измерение из массива
расстояний, αi–
соответствующий угол из массива углов,m– размерность матрицы
изображения (
необходимо для смещения центра системы
координат).
Значения xиyокругляются до целого, это делается для того чтобы при построении изображения каждому значению (x,y) соответствовал один пиксель.
После преобразования измерений в декартовую систему координат, создается матрица А размерности (m,n), заполненная нулевыми элементами при помощи командыA=zeros(m,n).
После чего перебираются все преобразованные измерения и соответствующие им ячейки матрицы приравниваются 1
(26)
И на основе полученной матрицы строится бинарное изображение.