[發明專利]帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊

無效

• 申請號: 201210174092.6
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102662174A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 吳興利;田立國;李猛;陳志亮
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S19/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊，具體來說采用8位微控制器、超聲波傳感器與GPS定位模塊來實現精確空間位置下的短距離測量，可應用于機器人避障、汽車倒車以及防盜報警等系統。

背景技術

隨著信息采集與智能計算技術的迅速發展和互聯網與移動通信網的廣泛應用，物聯網技術已經在工業、農業、服務業、環保、交通等領域得到了應用。傳感器技術是物聯網的基礎，物聯網將依靠傳感器作為數據輸入端，通過各種傳感器采集或獲取自然界的各種物理量、化學量、生物量等，從而提高對物質世界的感知能力，實現智能化的決策和控制。

GPS(Global?Positioning?System)是衛星測時測距導航/全球定位系統(Navigation?Satellite?Timing?And?Ranging/Global?Positioning?System)的英文縮寫，簡稱“全球定位系統”。該系統是以衛星為基礎的無線電導航定位系統，具有全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續性和實時性的導航、定位和定時的功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。GPS設備可以提供精準的空間位置信息，將GPS技術與傳感器技術、物聯網技術相結合，在獲取傳感器所輸出的信息同時同步獲取空間位置信息，因而有利于物聯網技術的推廣。

無線傳感器網絡技術作為物聯網中的一項關鍵技術，能夠協同地實時監測、感知和采集網絡覆蓋區域中各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理，處理后的信息通過無線方式發送，并以自組多跳的網絡方式傳送給觀察者。ZigBee技術作為無線傳感器網絡技術中的一種，具有成本低、功耗低、網絡容量大、數據傳輸可靠等特點，應用范圍很廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種成本低廉、結構簡單、易于推廣的帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊。

本發明所采用的技術方案是：一種帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊，具有控制器，還包括與控制器相連的超聲波測距電路；與控制器相連的用于提供精確空間位置的GPS定位模塊；與控制器相連的用于進行數據傳輸及功能擴展的通訊接口連接器。

所述的超聲波測距電路與控制器的定時/計數器2的比較輸出口OC2和外部中斷INT1口相連，用于實現距離的測量。

所述的GPS定位模塊與控制器的I/O口相連，采用模擬串口時序來接收GPS定位模塊輸出的坐標信息。

所述的通訊接口連接器與控制器的串口和I/O口相連，用于數據的傳輸或者與ZigBee節點板相連進行功能的擴展，組成無線傳感器網絡中的一個節點。

附圖說明

圖1是本發明的整體框圖；

圖2是本發明超聲波測距電路原理圖；

圖3是本發明GPS定位模塊電路原理圖；

圖4是本發明50管腳通訊接口連接器原理圖；

圖5是本發明的電源電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。

本發明的帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊，采用超聲波傳感器、GPS定位模塊與8位微控制器來實現精確空間位置下的短距離的測量，可應用于機器人避障、汽車倒車以及防盜報警等系統。

如圖1所示，本發明的帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊，具有控制器(1)，還包括與控制器相連的超聲波測距電路(2)；與控制器相連的用于提供精確空間位置的GPS定位模塊(3)；與控制器相連的用于數據傳輸及功能擴展的通訊接口連接器(4)；與控制器、超聲波測距電路相連的用于提供電源的電源電路(5)。

如圖2所示，超聲波測距電路由發射電路(a)和接收電路(b)組成，發射電路由單片機內部定時器2產生40KHZ的頻率，經過CD4049驅動后傳輸給超聲波發射器發射超聲波；接收電路將發射回來的超聲波信號經過放大處理后觸發單片機的外部中斷INT1，根據定時器2的定時時間間隔來計算距離。

如圖3所示，GPS定位模塊采用全球衛星定位接收芯片Gstar系列GS-89組成，通過控制器的I/O口相連，采用模擬串口時序來完成GPS坐標信息的接收。

如圖4所示，本發明的帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊具有50管腳的通訊接口連接器，與控制器的串口和I/O口相連，用于數據的傳輸或者ZigBee節點板相連進行功能的擴展，組成無線傳感器網絡中的一個節點。

如圖4所示，本發明的帶有定位功能的超聲波傳感器節點模塊由于采用電池或者外部供電兩種方式提供電源，故通過開關進行切換，BL8530-5V升壓芯片用于對電池供電時進行電源升壓；AMS1117-3.3V降壓穩壓芯片用于外部供電時進行電源的降壓與穩壓。