[發(fā)明專利]一種超聲波米尺

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110411676.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN102679918A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛鵬軍;孟春亞;閔俊杰;張伏;王俊;邱兆美;徐銳良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B17/00
• 分類號(hào): G01B17/00;G01S11/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲波米尺，屬于無(wú)線距離測(cè)量技術(shù)領(lǐng)。

背景技術(shù)

當(dāng)今，測(cè)量技術(shù)已貫穿于我們生產(chǎn)制造的每個(gè)方面，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間直線距離的方法眾多。最為常用的測(cè)量工具有游標(biāo)卡尺、直尺、卷尺等，利用激光、超聲波等新技術(shù)測(cè)量手段也扮演著測(cè)量領(lǐng)域中重要的組成部分。對(duì)于較遠(yuǎn)距離（50米左右）的測(cè)量，選用卷尺為測(cè)量工具的較多。但此測(cè)量工具在頻繁使用中，需不斷的卷起或拉放，極其不便。使用激光測(cè)量雖簡(jiǎn)便，但價(jià)格昂貴。而目前現(xiàn)有的超聲波測(cè)量技術(shù)，大都運(yùn)用其反射原理，測(cè)量條件要求被測(cè)物體反射面具有一定的平整度的面積，且測(cè)量距離短，難以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的測(cè)量。專利超聲波測(cè)距儀“201010543096.8”雖利用超聲波對(duì)射測(cè)量技術(shù)，測(cè)量裝備有主機(jī)和副機(jī)之分分，測(cè)量距離雖然增大了，卻也帶來(lái)以下不足：1).使用無(wú)線電信號(hào)作為超聲波發(fā)射起始時(shí)間信號(hào)，增加了系統(tǒng)成本；2）.每次測(cè)量需先校核；3）.有主機(jī)和副機(jī)之分，數(shù)據(jù)只能一端的人讀取，在測(cè)量較為頻繁的建筑場(chǎng)合使用不便；4）.對(duì)于近距離的墻面等測(cè)量，主機(jī)或副機(jī)不能深入該面內(nèi)，致使其使用范圍受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有超聲波測(cè)距儀成本高、使用不便及使用范圍受限的問題，從而提供一種超聲波米尺。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供了一種超聲波米尺，該超聲波米尺包括單片機(jī)、收發(fā)一體化超聲波傳感器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和液晶顯示模塊，超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路與單片機(jī)的相連，單片機(jī)的輸出端與液晶顯示模塊相連，收發(fā)一體化的超聲波傳感器的與超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路相連，單片機(jī)用于記錄測(cè)量結(jié)果。

所述的超聲波米尺還包括溫度傳感器，該溫度傳感器與所述單片機(jī)的AD口相連。

所述的單片機(jī)為STC12C5201AD芯片，用于記錄每次測(cè)量的結(jié)果并可利用鍵盤或超聲波接收電路通過中斷喚起。

所述的超聲波發(fā)射電路包括三極管和變壓器，用于適應(yīng)電池供電的低電壓和增大超聲波發(fā)射距離。

所述的超聲波接收電路包括運(yùn)放LM324、三極管、二極管、電容和電阻，用于將超聲波反饋信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)以供單片機(jī)檢測(cè)識(shí)別。

所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器為防水型超聲波傳感器TCF40-16TR1。

所述的超聲波米尺還包括按鍵模塊，該按鍵模塊與單片機(jī)相連，包括測(cè)距模式選擇鍵和測(cè)量鍵。

本發(fā)明利用超聲波原理測(cè)距，保留超聲波反射回波測(cè)距原理，同時(shí)又集成超聲波對(duì)射式測(cè)距原理，既可單機(jī)探測(cè)距離，也可雙機(jī)互成對(duì)射測(cè)量較遠(yuǎn)的距離，本發(fā)明測(cè)量速度快、使用靈活、價(jià)位低廉。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種超聲波米尺的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。

該超聲波米尺的硬件結(jié)構(gòu)原理框圖如圖1所示，包括單片機(jī)、溫度傳感器、收發(fā)一體化超聲波傳感器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、液晶顯示模塊和按鍵模塊。單片機(jī)選擇為低價(jià)位高可靠性的STC12C5201AD芯片，該芯片擁有自身集成的10位AD轉(zhuǎn)換，和1Kb的EEPROM，用于記錄每次測(cè)量的結(jié)果，并可設(shè)定掉電模式，利用鍵盤或超聲波接收電路通過中斷喚起，能夠極大的降低系統(tǒng)功耗；溫度傳感器為感溫電阻通過測(cè)試電橋接入單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換口，為系統(tǒng)測(cè)距提供修正參數(shù)，收發(fā)一體化超聲波傳感器選擇防水型超聲波傳感器TCF40-16TR1，所述超聲波發(fā)射電路有三極管和變壓器等組成，變壓器部件適應(yīng)于電池供電的低電壓，同時(shí)增大超聲波發(fā)射聲壓，增加發(fā)射距離，超聲波接收電路包括運(yùn)放LM324、三極管、二極管、電容和電阻，用于將超聲波反饋信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，共檢測(cè)電路識(shí)別，液晶顯示模塊是指能顯示測(cè)距模式、距離值和溫度的低功耗顯示屏，按鍵包括測(cè)距模式選擇鍵和測(cè)量鍵。

該超聲波米尺超聲波既可單機(jī)探測(cè)距離，也可雙機(jī)互成對(duì)射測(cè)量較遠(yuǎn)的距離，本實(shí)施例對(duì)兩個(gè)超聲波米尺互成對(duì)射進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其工作原理如下：

當(dāng)本發(fā)明的兩個(gè)超聲波米尺分布在測(cè)量的不同位置，且其中一個(gè)按下測(cè)量鍵時(shí)，處理器立即啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到規(guī)定固定時(shí)間后，通過超聲波發(fā)射電路發(fā)射出一定長(zhǎng)度的超聲波，另一位置的超聲波米尺接收電路接收到超聲波信號(hào)后，一邊啟動(dòng)定時(shí)器，一邊監(jiān)測(cè)該束超聲波強(qiáng)度的時(shí)長(zhǎng)，通過處理器的判斷，若為測(cè)量發(fā)射信號(hào)，當(dāng)定時(shí)器到達(dá)規(guī)定固定時(shí)間時(shí)，才發(fā)射出一束超聲波反饋信號(hào)，反饋超聲波信號(hào)長(zhǎng)度與發(fā)射超聲波信號(hào)長(zhǎng)度不等，且相差很大，發(fā)射超聲波信號(hào)極短，以便于前一超聲波米尺判斷該信號(hào)為環(huán)境反射回來(lái)的干擾信號(hào)還是另一位置的超聲波米尺反饋信號(hào)，當(dāng)前一超聲波米尺接收到并判斷為反饋信號(hào)后，立即讀取定時(shí)器定時(shí)值，并將定時(shí)器清零，重新計(jì)時(shí)，前一超聲波米尺處理器需要在下一次規(guī)定時(shí)間未到達(dá)時(shí)，完成數(shù)據(jù)處理并顯示。當(dāng)定時(shí)器再次到達(dá)規(guī)時(shí)間后，該米尺再發(fā)送下一束超聲波測(cè)量信號(hào)，而另一位置的超聲波米尺再次接受到發(fā)送信號(hào)后，同時(shí)也是立即讀取定時(shí)器定時(shí)值，并將定時(shí)器清零，重新計(jì)時(shí)，同時(shí)在定時(shí)器未到達(dá)規(guī)定時(shí)間時(shí)，處理器完成數(shù)據(jù)處理并顯示。其也在到達(dá)規(guī)定時(shí)間后，再次發(fā)出超聲波反饋信號(hào)，如此往復(fù)執(zhí)行下去，直到測(cè)量鍵被斷開。若前一位置超聲波米尺發(fā)射測(cè)量信號(hào)1s后，仍未能接受到反饋測(cè)量信號(hào)，則處理器認(rèn)為該測(cè)量信號(hào)丟失，從新發(fā)送下一束測(cè)量信號(hào)，由于兩個(gè)超聲波米尺為同一產(chǎn)品，規(guī)定發(fā)射等待的固定時(shí)間相等，且該固定時(shí)間大于超聲波拖尾余波的時(shí)長(zhǎng)，故能計(jì)算出被測(cè)兩點(diǎn)的距離，若前一位置超聲波米尺接收到的信號(hào)為干擾信號(hào)，不做任何處理。定時(shí)發(fā)送時(shí)間比較長(zhǎng)，以排除超聲波被周圍環(huán)境反射回的信號(hào)干擾。