基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明超聲測(cè)距領(lǐng)域，具體涉及一種基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)超聲波的特性越來越了解，對(duì)超聲波的廣泛應(yīng)用給我們的生活帶來了諸多方便。由于超聲波指向性強(qiáng)，因而常用于距離的測(cè)量，其測(cè)量精度可以達(dá)到毫米級(jí)別，因此基本上滿足日常的使用，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在汽車安全方面如汽車前后倒車?yán)走_(dá)測(cè)距、盲區(qū)探測(cè)系統(tǒng)等。
[0003]傳統(tǒng)的超聲波返回信號(hào)檢測(cè)電路都是直接連接在超聲波探頭的兩端，這樣會(huì)帶來弊端，首先激勵(lì)超聲波探頭的脈沖信號(hào)同樣會(huì)進(jìn)入返回信號(hào)檢測(cè)電路，因而容易導(dǎo)致信號(hào)放大電路增益溢出，進(jìn)而引起放大電路工作自激震蕩，振蕩的時(shí)間一般在5mS以上，因此在這一段時(shí)間內(nèi)超聲波探頭由于放大電路的自激震蕩是不能檢查到障礙物返回信號(hào)的，因此也就不能測(cè)量障礙物的距離，即所謂的超聲波盲區(qū)，目前已知最好的超聲波探頭一般能將自激振蕩時(shí)間控制在3.5mS，對(duì)應(yīng)的盲區(qū)距離在60cm左右，因此大大限制了超聲波在近距離探測(cè)方面的應(yīng)用。
[0004]同時(shí)，不同的環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量以及聲速均對(duì)超聲波的測(cè)距結(jié)果存在很大的影響的，而現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，均未考慮上述因素，因此誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，能減小甚至抑制超聲波信號(hào)放大電路的自激振蕩，進(jìn)而減小超聲波測(cè)距的盲區(qū)距離，拓展超聲波在近距離測(cè)量的使用，同時(shí)檢測(cè)精確度高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，包括若干個(gè)收發(fā)一體超聲波探頭、驅(qū)動(dòng)電路、返回信號(hào)檢測(cè)電路和單片機(jī)，單片機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)輸出端連接于驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接于超聲波探頭，超聲波探頭的探測(cè)信號(hào)輸出至返回信號(hào)檢測(cè)電路，返回信號(hào)檢測(cè)電路的輸出端連接于單片機(jī)，所述收發(fā)一體超聲波探頭為三個(gè)且呈三角型安裝，超聲波探頭的信號(hào)輸出端和返回信號(hào)檢測(cè)電路之間設(shè)有單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)單片機(jī)向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，所述單刀雙擲開關(guān)從測(cè)距系統(tǒng)中斷開對(duì)返回信號(hào)檢測(cè)電路的連接，當(dāng)單片機(jī)停止向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，所述單刀雙擲開關(guān)接通所述返回信號(hào)檢測(cè)電路在所述測(cè)距系統(tǒng)中的連接，還包括
[0008]溫度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)待測(cè)距環(huán)境的溫度，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送到聲速計(jì)算模塊和距離計(jì)算模塊；
[0009]空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)待測(cè)距環(huán)境的空氣質(zhì)量情況，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送到聲速計(jì)算模塊和距離計(jì)算模塊；
[0010]聲速計(jì)算模塊，用于根據(jù)溫度檢測(cè)模塊和空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行聲速的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到距離計(jì)算模塊；
[0011]距離計(jì)算模塊，與單片機(jī)的輸出端相連，用于接收溫度檢測(cè)模塊和空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊的檢測(cè)結(jié)果、聲速計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)所接收到檢測(cè)結(jié)果和聲速數(shù)據(jù)，通過對(duì)應(yīng)的算法進(jìn)行距離的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示。
[0012]其中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括推挽電路、恒源流電路、脈沖變壓器，推挽電路的輸入端連接于單片機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)輸出端，推挽電路的輸出端連接有脈沖變壓器，推挽電路基于單片機(jī)輸入的啟動(dòng)信號(hào)將電壓源VCC的電壓變?yōu)轵?qū)動(dòng)脈沖電壓而施加于脈沖變壓器上，恒源流電路與推挽電路相連。
[0013]其中，所述超聲波探頭的兩端同時(shí)連接于脈沖變壓器輸出級(jí)的兩端和單刀雙擲開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)的控制端連接于推挽電路的輸出端，當(dāng)該推挽電路輸出第一信號(hào)時(shí)，所述單刀雙擲開關(guān)控制超聲波探頭的輸出端與返回信號(hào)檢測(cè)電路間相斷開，當(dāng)該推挽電路輸出第二信號(hào)時(shí)，所述單刀雙擲開關(guān)控制超聲波探頭的輸出端與返回信號(hào)檢測(cè)電路相連接，只有當(dāng)所述單片機(jī)向所述推挽電路輸入啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，所述推挽電路才產(chǎn)生所述第一信號(hào)，當(dāng)所述單片機(jī)停止向所述推挽電路輸入啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，所述推挽電路產(chǎn)生所述第二信號(hào)。
[0014]其中，所述的單片機(jī)采用8位單片機(jī)，具有中斷加定時(shí)計(jì)數(shù)模式，通過計(jì)算超聲波發(fā)射信號(hào)和返回信號(hào)之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量。
[0015]其中，所述脈沖變壓器和超聲波探頭的一端接地，所述第一信號(hào)為高電平信號(hào)，所述第二信號(hào)為低電平信號(hào)。
[0016]其中，所述超聲波探頭的兩端同時(shí)連接于脈沖變壓器輸出級(jí)的兩端和單刀雙擲開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)的控制信號(hào)端，當(dāng)單片機(jī)向推挽電路發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，該控制信號(hào)端同時(shí)向單刀雙擲開關(guān)的控制端輸出第一控制信號(hào)，使得此時(shí)單刀雙擲開關(guān)控制超聲波探頭的輸出端與返回信號(hào)檢測(cè)電路間相斷開，當(dāng)單片機(jī)停止向推挽電路發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，其控制信號(hào)端隨即向單刀雙擲開關(guān)的控制端輸出第二控制信號(hào)，使得此時(shí)單刀雙擲開關(guān)控制超聲波探頭的輸出端與返回信號(hào)檢測(cè)電路間相連接。
[0017]其中，所述返回信號(hào)檢測(cè)電路包括帶通濾波器、放大電路和雙門限比較器，放大電路上設(shè)有自動(dòng)增益模塊，雙門限比較器將經(jīng)過濾、放大后的超聲波返回包絡(luò)信號(hào)處理為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，并輸出至所述單片機(jī)。
[0018]其中，所述的單片機(jī)型號(hào)為MC9S08SG4，當(dāng)其停止向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)射啟動(dòng)信號(hào)時(shí)立即開始計(jì)時(shí)，直到該單片機(jī)接收到返回信號(hào)檢測(cè)電路輸入的障礙物回波信號(hào)時(shí)停止記時(shí)，根據(jù)該時(shí)間間隔并結(jié)合超聲波的傳播速度來計(jì)算障礙物的距離。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]能減小甚至抑制超聲波信號(hào)放大電路的自激振蕩，進(jìn)而減小超聲波測(cè)距的盲區(qū)距離，拓展超聲波在近距離測(cè)量的使用，通過對(duì)待測(cè)距環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量以及聲速的檢測(cè)和計(jì)算，大大提高了檢測(cè)的精確度，通過呈三角型超聲波探頭的三個(gè)探頭同時(shí)檢測(cè)，進(jìn)一步提高了檢測(cè)的精確度。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，包括若干個(gè)收發(fā)一體超聲波探頭、驅(qū)動(dòng)電路、返回信號(hào)檢測(cè)電路和單片機(jī)，單片機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)輸出端連接于驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接于超聲波探頭，超聲波探頭的探測(cè)信號(hào)輸出至返回信號(hào)檢測(cè)電路，返回信號(hào)檢測(cè)電路的輸出端連接于單片機(jī)，其特征在于，所述收發(fā)一體超聲波探頭為三個(gè)且呈三角型安裝，超聲波探頭的信號(hào)輸出端和返回信號(hào)檢測(cè)電路之間設(shè)有單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)單片機(jī)向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，所述單刀雙擲開關(guān)從測(cè)距系統(tǒng)中斷開對(duì)返回信號(hào)檢測(cè)電路的連接，當(dāng)單片機(jī)停止向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，所述單刀雙擲開關(guān)接通所述返回信號(hào)檢測(cè)電路在所述測(cè)距系統(tǒng)中的連接，還包括
[0024]溫度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)待測(cè)距環(huán)境的溫度，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送到聲速計(jì)算模塊和距離計(jì)算模塊；
[0025]空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)待測(cè)距環(huán)境的空氣質(zhì)量情況，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送到聲速計(jì)算模塊和距離計(jì)算模塊；
[0026]聲速計(jì)算模塊，用于根據(jù)溫度檢測(cè)模塊和空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行聲速的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到距離計(jì)算模塊；
[0027]距離計(jì)算模塊，與單片機(jī)的輸出端相連，用于接收溫度檢測(cè)模塊和空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊的檢測(cè)結(jié)果、聲速計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)所接收到檢測(cè)結(jié)果和聲速數(shù)據(jù)，通過對(duì)應(yīng)的算法進(jìn)行距離的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示。
[0028]其中，所述驅(qū)動(dòng)電路