本实用新型专利技术公开了一种基于超声波信号的测距仪,其特征在于:包括单片机模块、语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块、温度检测模块。其中,超声波传感器模块集成了超声波发射电路和超声波接收电路,超声波发射电路以及超声波接收电路均连接至单片机模块。本实用新型专利技术采用双向测距的方式,反映速度快、控制简单、成本低廉,且精简指令使其执行效率大为提高;该超声波信号测距仪的测量范围达到2cm到400cm,并可以满足倒车测距时所需要的测量精度标准;超声波信号在空气中的传播速度受温度影响较大,在精度要求较高的地方时,本专利所涉及到的DS18B20温度传感器可以采用温度补偿的方法来提高该测距仪的测量精度和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于超声波信号的测距仪。
技术介绍
超声波测距是一种极有潜力的方法,近距范围内超声测距有其不受光线影响、结构简单、成本低等特点。超声测量另一个突出优点是:环境介质可以为空气、液体或固体,适用范围广泛。更重要的是超声波检测降低了劳动强度,避免工人在恶劣工作环境下(高、低温,高、低压,强辐射,有毒气、液体环境等)受到伤害,还大大提高了测量精度,可靠性高;另外,超声波测距还可以应用到其他的功能系统中,例如机器人避障系统、移动机器人避障的超声测距系统、智能机器人管家和简易智能电动车自动避障系统、车载系统、自动泊车系统、自动刹车系统和倒车雷达系统。目前超声波测距已得到广泛应用,国内一般使用专用集成电路根据超声波测距原理设计各种测距仪器,但是专用集成电路的成本较高、功能单一。而以单片机模块为核心的测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能,并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定、可靠。国内超声波技术现已日趋成熟,稳定度也相当高,适用于很多领域。包括:测距、曲面仿真、避障、机器人定位等。虽然如此,但也存在一些急待攻克的问题,例如:测量精度的级别有待提尚;测量距尚不够远,大多只有10米之内;一些尚精度或远距尚的广品的电路复杂,成本较高;依然存在一定距离的育盲区等等;这些问题限制了超声波的应用。针对上述存在的问题,国内外的相关人员进行了努力的攻关。研究主要集中在以下几个方面:超声波回波处理、新型换能器研发、发射脉冲选取等等,并且针对超声测距仪器的常见影响因素提出了温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。目前在国内的研究成果主要有:超声波回波处理方面的最小均方自适应时延估计算法;一体化换能器;专用脉冲发生器;采用功率驱动芯片结合升压变压器等。还通过超声波测距仪专用集成电路分析超声波测距误差产生的原因,来提高测量时间差到微秒级;以及用温度传感器来进行声波传播速度的补偿后,其高精度超声波测距仪也可以达到毫米级的测量精度。这些新的技术都大大提高了超声波测距的精度和距离。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,提供一种结构设计合理,反应速度快,精度高的基于超声波信号的测距仪。本技术解决上述问题所采用的技术方案是:一种基于超声波信号的测距仪,其特征在于:包括单片机模块、语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块、温度检测模块。单片机模块连接语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块以及温度检测模块。其中,超声波传感器模集成了超声波发射电路和超声波接收电路,超声波发射电路以及超声波接收电路均连接至单片机模块。超声波传感器模块是本系统的核心器件,集成了超声波发射电路和超声波接收电路。利用单片机模块控制超声波的发射和接收并计算往返的时间。超声波接收电路的输出端接单片机模块的外部中断源输入口,系统定时发射超声波,在启动发射电路的同时启动单片机模块内部的定时器,利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时,超声波接收电路输出端产生一个负跳变,在单片机模块的外部中断源输入口产生一个中断请求信号,单片机模块响应外部中断请求执行外部中断服务子程序,读取时间差,计算距离,结果输出给显示模块显示。相比于一般的超声波测距装置,本技术采用双向测距的方式,反映速度更快、控制更简便。超声波发射电路的构成如下所述:芯片MAX232的第一部分电荷栗电路由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成,功能是产生+12v和_12v两个电源,为RS-232串口提供给电平。第二部分是数据转换通道,由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道,其中13脚(RlIN)、12 脚(RlOUT)Ul 脚(TlIN)、14 脚(TlOUT)为第一数据通道,8 脚(R2IN)、9 脚(R20UT)、10脚(T2IN)、7脚(T20UT)为第二数据通道。第三部分是供电,由15脚GND、16脚VCC (+5v)构成。MAX232的脚14和脚7连接至传感器发射探头T40-16,芯片MAX232的脚4和脚5分别连接至电容C5的两端,芯片MAX232的脚I和脚3分别连接至电容C4的两端,芯片MAX232的脚16接入三极管PNP的发射极,三极管PNP的集电极接入供电端,三极管PNP的基极接入电阻R5的一端,电阻R5的另一端挤入芯片EM78P153的脚12,芯片MAX232的脚10和脚11分别接入芯片EM78P153的脚13和脚14,芯片MAX232的脚2和脚6分别通过电容C8、电容Cll接地,芯片EM78P153的脚1、脚2分别接入电阻R2的一端、电阻R3的一端,电阻R2的一端、电阻R3的一端均接入接口 Jl,电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均接入供电端,芯片EM78P153的脚4接入电容C6的一端,电容C6的另一端接地,芯片EM78P153的脚4和脚7分别接入晶振Y2的两端,晶振Y2的两端分别连接电容C7的一端和电容C8的一端,电容C7的一端和电容C8的一端均接入接口 Jl并接地。超声波接收电路的构成如下所述:运算放大器TL074的1、2、3脚是通道I的输出端、反相输入端、同相输入端,5、6、7脚是通道2的同相输入端、反相输入端、输出端,8、9、10脚是通道3的输出端、反相输入端、同相输入端,12、13、14脚是通道4的同相输入端、反相输入端、输出端,4脚是正电源,11脚是负电源。运算放大器TL074的脚I接入三极管NPN的基极,三极管NPN的发射极经由电阻R7接入电源端,三极管NPN的集电极接地,运算放大器TL074的脚2依次经由电阻R4和电阻R6接入芯片EM78P153的脚9,运算放大器TL074的脚3接入电阻R9的一端,电阻R9的另一端接入芯片EM78P153的脚10并接入电阻R7,运算放大器TL074的脚6和脚7分别接入电阻R12的一端和电阻R12的另一端,电阻R12的一端经由电阻RlO接入电阻R9的一端,运算放大器TL074的脚8接入电阻R20的一端以及电阻R13的一端,电阻R13的另一端经由电容C9接入电阻R12的一端,运算放大器TL074的脚9接入电阻R20的另一端,电阻R20的另一端经由电容ClO接入电阻R19端,运算放大器TL074的脚10经由电阻R15接入电阻R19 —端,运算放大器TL074的脚13接入电容C15的一端,电容C15的另一端接入电阻R17的一端,电阻R17的另一端接入R40-16传感器的接收探头,运算放大器TL074的脚14则接入电阻R19的另一端以及电阻R18的一端,电阻R18的另一端挤入电容C15的一端,三极管NPN的基极经由电阻R8接地。进一步,作为优选,所述单片机模块选用STC89C52单片机,该模块还包含电容C2、电容C3、电阻R14以及晶振Yl。STC89C52的脚19和脚20分别连接晶振Yl的两端,晶振Yl的一端连接电容C2的一端,晶振Yl的另一端连接电容C3的一端,电容C2的另一端以及电容C3的另一端均连接至电阻R14的一端,电阻R14的另一端经由电容Cl连接至供电端。进一步,作为优选,语音播报模块采用WT588D语音芯片,该芯片集单片机和语音电路于一体,摆脱以往复杂繁琐的汇编思本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于超声波信号的测距仪,其特征在于:包括单片机模块、语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块、温度检测模块。单片机模块连接语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块以及温度检测模块。其中,超声波传感器模集成了超声波发射电路和超声波接收电路,超声波发射电路以及超声波接收电路均连接至单片机模块,超声波发射电路的构成如下所述:芯片MAX232的脚14和脚7连接至传感器发射探头T40‑16,芯片MAX232的脚4和脚5分别连接至电容C5的两端,芯片MAX232的脚1和脚3分别连接至电容C4的两端,芯片MAX232的脚16接入三极管PNP的发射极,三极管PNP的集电极接入供电端,三极管PNP的基极接入电阻R5的一端,电阻R5的另一端挤入芯片EM78P153的脚12,芯片MAX232的脚10和脚11分别接入芯片EM78P153的脚13和脚14,芯片MAX232的脚2和脚6分别通过电容C8、电容C11接地,芯片EM78P153的脚1、脚2分别接入电阻R2的一端、电阻R3的一端,电阻R2的一端、电阻R3的一端均接入接口J1,电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均接入供电端,芯片EM78P153的脚4接入电容C6的一端,电容C6的另一端接地,芯片EM78P153的脚4和脚7分别接入晶振Y2的两端,晶振Y2的两端分别连接电容C7的一端和电容C8的一端,电容C7的一端和电容C8的一端均接入接口J1并接地,超声波接收电路的构成如下所述:运算放大器TL074的脚1接入三极管NPN的基极,三极管NPN的发射极经由电阻R7接入电源端,三极管NPN的集电极接地,运算放大器TL074的脚2依次经由电阻R4和电阻R6接入芯片EM78P153的脚9,运算放大器TL074的脚3接入电阻R9的一端,电阻R9的另一端接入芯片EM78P153的脚10并接入电阻R7,运算放大器TL074的脚6和脚7分别接入电阻R12的一端和电阻R12的另一端,电阻R12的一端经由电阻R10接入电阻R9的一端,运算放大器TL074的脚8接入电阻R20的一端以及电阻R13的一端,电阻R13的另一端经由电容C9接入电阻R12的一端,运算放大器TL074的脚9接入电阻R20的另一端,电阻R20的另一端经由电容C10接入电阻R19端,运算放大器TL074的脚10经由电阻R15接入电阻R19一端,运算放大器TL074的脚13接入电容C15的一端,电容C15的另一端接入电阻R17的一端,电阻R17的另一端接入R40‑16传感器的接收探头,运算放大器TL074的脚14则接入电阻R19的另一端以及电阻R18的一端,电阻R18的另一端挤入电容C15的一端,三极管NPN的基极经由电阻R8接地。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:席嘉文,
申请(专利权)人:席嘉文,
类型:新型
国别省市:甘肃;62
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