[發明專利]一種超聲波測距裝置及方法

在審

• 申請號: 201710609485.8
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107193008A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 樊淵;王倫;宋程
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙)34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種超聲波測距裝置，其特征在于，包括超聲波傳感器、放大器、整流器、濾波器、電壓比較器、微控制器、時鐘電路、顯示模塊和電源模塊，用來計時的第一個計時器以及第二個計時器，其中，時鐘電路、顯示模塊和電源模塊連接到微控制器，微控制器的一個輸出端通過驅動電路連接到超聲波傳感器的發射端，超聲波傳感器的接收端依次通過放大器、整流器、濾波器、電壓比較器連接到微控制器的一個輸入端；

當微控制器給超聲波傳感器發射器一個觸發信號，超聲波發射器接收到有效的觸發信號后發射一段超聲波，此時第一個計時器開始計時，超聲波在媒介中沿直線傳播，遇到障礙物被反射回來，當超聲波接收器接收到返回來的超聲波時，第一個計時器停止計時，同時第二個計時器開始計時，接收到的信號分別傳輸到放大器、整流器、濾波器進行放大、整流、濾波處理得到一段完整的電信號，當微控制器檢測到送來的信號是高電平信號而且完全接收到這段連續的高電平信號時，第二個計時器停止計時，由此得到2個記錄時間T1、T2，在微控制器中把這兩個時間進行求平均值計算，然后根據距離計算公式計算出待測距離，在顯示模塊中顯示所測距離。

2.根據權利要求1所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器包括配對設置的超聲波發射器和超聲波接收器。

3.根據權利要求2所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述超聲波發射器由發送頭和換能器組成，換能器用于將電振動轉換成超能量的超聲波，并經發送頭發射出去，超聲波接收器由接收頭和換能器組成，換能器將接收頭接收到的超聲波變換成電信號。

4.根據權利要求1所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述的第一個計時器和第二個計時器是單獨的計時器，均連接到微控制器。

5.根據權利要求1所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述的第一個計時器和第二個計時器是微控制器自帶的計時器。

6.根據權利要求1所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述顯示模塊包括驅動電路及連接到驅動電路的顯示裝置。

7.根據權利要求6所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述顯示裝置為由發光二極管組成的LED數碼管。

8.根據權利要求6所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，所述顯示裝置為LCD顯示屏。

9.根據權利要求1所述的一種超聲波測距裝置，其特征在于，距離計算公式為：

T＝(T1+T2)/2

S＝CT/2

其中，C為聲波在媒介中傳播速度；T1、T2均為記錄時間，T是T1和T2的平均值，即為超聲波在媒介中往返傳播所需時間，也稱測得時間；S為所測得距離。

10.一種采用權利要求1至9任一項所述的超聲波測距裝置進行測距的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：微控制器通過驅動電路給超聲波發射器一個觸發信號，控制發射器；

步驟2：使超聲波發射器發射向具有反射參考物的待測距離的方向發射一段超聲波，同時，第一個計時器開始計時，記為記錄時間T1；

步驟3：當超聲波接收器收到返回來的超聲波時，將接收到的信號傳送到放大器中；

步驟4：放大器將信號放大后，傳送到整流器中；

步驟5：整流器將信號進行整流后，再把整流后的信號傳送到濾波器；

步驟6：濾波器獲得信號，進行濾波后傳送給電壓比較器；

步驟7：電壓比較器將獲得的信號與預設信號進行比較，將比較結果傳送給微控制器；

步驟8：當微控制器接收到上述處理后的信號時，第一個計時器停止計時，此時獲得超聲波在媒介中往返傳播記錄時間T1，同時，第二個計時器開始計時，記為記錄時間T2；

步驟9：當微控制器完全接收到上述處理后的信號時，第二個計時器停止計時，此時獲得超聲波在媒介中往返傳播記錄時間T2；

步驟10：微控制器將上述得到的兩個記錄時間，即T1、T2，求平均值，得到超聲波在媒介中往返傳播所需時間T，即為測得時間；

步驟11：微控制器根據測得時間和計算距離公式計算出待測距離；

步驟12：顯示模塊將所測得的距離值顯示出來。