專利名稱：一種基于spce061a單片機的超聲測距裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于易燃、易爆或有毒有害環(huán)境中的超聲波距離測量裝置。
背景技術：
超聲波是一種頻率超過20kHz的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦砸环瓷?、折射、干涉、衍射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，可產(chǎn)生較大力量，并且在不同的媒質(zhì)介面，超聲波的大部分能量會反射。利用超聲波檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，主要應用于一些工業(yè)現(xiàn)場，例如對液位、井深、管道長度等物理量進行檢測。但是，目前使用在易燃、易爆或有毒有害環(huán)境中的超聲波距離測量裝置，結構十分復雜，多采用價格高昂的工業(yè)計算機構成，而且超聲探頭存在著盲區(qū)，有角度限制。因此，影響了超聲波測距儀的應用范圍。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術中所提到的技術問題，本實用新型提供一種基于SPCE061A單片機的超聲測距裝置，該種超聲測距裝置采用凌陽SPCE061A單片機構建，不但制造成本低、探頭無盲區(qū)且可實現(xiàn)遠距離傳送測量數(shù)據(jù)，非常適用于一些不適于操作人員進入的測量場合。本實用新型的技術方案是該種基于SPCE061A單片機的超聲測距裝置，包括一個裝置殼體，其獨特之處在于在所述殼體上固定有太陽能極板、無線發(fā)射天線、超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭，所述超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭均通過可轉動任意角度的萬向節(jié)連接軸承固定在裝置殼體上；所述裝置殼體內(nèi)固定有由SPCE061A單片機、GSM通信模塊、超聲波測距模塊、太陽能供電模塊、電源模塊以及功率放大器連接后構成的功能單元，其中，所述GSM通信模塊的信號輸入端連接至所述單片機的通信信號輸出端，所述超聲波測距模塊與所述單片機之間采用雙向數(shù)據(jù)流連接，其中，所述超聲波測距模塊由模塊接口、超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路構成，所述超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路的電路輸出端分別與超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭的信號端相連接；所述太陽能供電模塊的電源輸入端連接至太陽能極板的轉換電壓輸出端。另外，為便于測距儀調(diào)整探頭高度以及移動位置，可以在所述裝置殼體下端固定有由帶行走輪的外腿、內(nèi)腿和調(diào)整螺栓連接后構成的行走架；其中，所述內(nèi)腿置于外腿內(nèi)的滑道中，由調(diào)整螺栓鎖緊。本實用新型具有如下有益效果該種超聲測距裝置采用凌陽SPCE061A單片機作為主控CPU，采用了超聲波測距模塊，擴展了 GSM通信單元，利用單片機的DAC功能直接連接功放而輸出語音，充分發(fā)揮了 SPCE061A的語音特色。此外，系統(tǒng)采用太陽能供電系統(tǒng)結合5V直流電源供電，保證了系統(tǒng)用電的安全性。而且對于SPCE系列的全雙工異步通信的串行接口，還可實現(xiàn)多機通信，組成分布式控制系統(tǒng)和用于近距離的雙機通信或制作紅外遙控裝置。凌陽SPCE061A單片機成本較低，利用它完成的系統(tǒng)整體造價相應便宜，非常適于工業(yè)上推廣應用。而且，本裝置的超聲探頭和裝置高低可任意調(diào)解，因此避免了超聲盲區(qū)的出現(xiàn)。同時，設置了 GSM通信單元可以把測得的數(shù)據(jù)遠程傳送，操作人員不用再近距離讀取數(shù)值，因此，非常適用于一些不適于操作人員進入的測量場合。
圖I是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型內(nèi)功能單元的構成原理圖。圖3是本實用新型功能單元內(nèi)超聲波測距模塊的構成原理圖。圖4是本實用新型所述超聲波發(fā)射調(diào)理電路的電路圖。 圖5是本實用新型所述超聲波回波接收處理電路的電路圖。圖中I-無線發(fā)射天線，2-太陽能極板，3-超聲波發(fā)射頭，4-超聲波接收頭，5-內(nèi)腿，6-調(diào)整螺栓，7-外腿。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖I、圖2所示，該種基于SPCE061A單片機的超聲測距裝置，包括一個裝置殼體，其獨特之處在于在所述殼體上固定有太陽能極板2、無線發(fā)射天線I、超聲波發(fā)射頭3和超聲波接收頭4，所述超聲波發(fā)射頭3和超聲波接收頭4均通過可轉動任意角度的萬向節(jié)連接軸承固定在裝置殼體上；所述裝置殼體內(nèi)固定有由SPCE061A單片機、GSM通信模塊、超聲波測距模塊、太陽能供電模塊、電源模塊以及功率放大器連接后構成的功能單元，其中，所述GSM通信模塊的信號輸入端連接至所述單片機的通信信號輸出端，所述超聲波測距模塊與所述單片機之間采用雙向數(shù)據(jù)流連接，其中，所述超聲波測距模塊由模塊接口、超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路構成，所述超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路的電路輸出端分別與超聲波發(fā)射頭3和超聲波接收頭4的信號端相連接。具體實施時，單片機控制整個系統(tǒng)的運行，發(fā)射脈沖，檢測到回波后讀入深度及A/D信號，而接收放大器包括三級放大器，一級前置放大器，一級帶通放大器及一級程控放大器，接收機帶寬為2KHz，以滿足最佳通頻帶的要求。從接收傳感器傳來的信號很微弱，可使用有源濾波器和放大器的組合來實現(xiàn)放大。帶通濾波器的中心頻率等于信號頻率。這樣，傳播過程中的絕大部分能量就被阻擋在通帶之外了，但對通帶內(nèi)的噪音抑制則無能為力。一定程度上，可以通過增加發(fā)射功率和提高接收機的方向性來提高信噪比，圖3至圖4顯示的為超聲波測距模塊的構成，發(fā)射部分主要包括NE555震蕩發(fā)生電路和非門驅動CD4049，通過NE555的阻容參數(shù)設定信號的震蕩頻率，通過非門驅動電路產(chǎn)生互補的方波加載道超聲波發(fā)射頭上邊，發(fā)射頭對外輸出方向性的超聲波。應用中通過向控制端PLUS_EN傳送一個250 μ s寬度的高電平脈沖觸發(fā)超聲波模塊發(fā)射超聲波。超聲波接收部分主要為信號的放大，由于反射的超聲波信號很弱，所以超聲波接收頭的輸出信號也很弱，必須通過多級運放放大才能接收到，后級采用LM311比較器對接收信號進行調(diào)整，得到良好的TTL電平信號。另外，為便于實現(xiàn)測距裝置探頭高度的宏觀調(diào)整，可以在所述裝置殼體下端固定有由帶行走輪的外腿7、內(nèi)腿5和調(diào)整螺栓6連接后構成的行走架。其中，所述內(nèi)腿5置于外腿7內(nèi)的滑道中，由調(diào)整 螺栓6鎖緊。
權利要求1.一種基于SPCE061A單片機的超聲測距裝置，包括一個裝置殼體，其特征在于在所述殼體上固定有太陽能極板(2)、無線發(fā)射天線(I)、超聲波發(fā)射頭(3)和超聲波接收頭(4)，所述超聲波發(fā)射頭(3)和超聲波接收頭(4)均通過可轉動任意角度的萬向節(jié)連接軸承固定在裝置殼體上；所述裝置殼體內(nèi)固定有由SPCE061A單片機、GSM通信模塊、超聲波測距模塊、太陽能供電模塊、電源模塊以及功率放大器連接后構成的功能單元，其中，所述GSM通信模塊的信號輸入端連接至所述單片機的通信信號輸出端，所述超聲波測距模塊與所述單片機之間采用雙向數(shù)據(jù)流連接，其中，所述超聲波測距模塊由模塊接口、超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路構成，所述超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路的電路輸出端分別與超聲波發(fā)射頭(3)和超聲波接收頭(4)的信號端相連接。
2.根據(jù)權利要求I中所述的一種基于SPCE061A單片機的超聲測距裝置，其特征在于在所述裝置殼體下端固定有由帶行走輪的外腿(7)、內(nèi)腿(5)和調(diào)整螺栓(6)連接后構成的行走架；其中，所述內(nèi)腿(5)置于外腿(7)內(nèi)的滑道中，由調(diào)整螺栓(6)鎖緊。
專利摘要一種基于SPCE061A單片機的超聲測距裝置。主要解決現(xiàn)有的超聲測距裝置制造成本較高且探頭存在盲區(qū)的問題。其特征在于在殼體上固定有太陽能極板、無線發(fā)射天線、超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭，超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭均通過可轉動任意角度的萬向節(jié)連接軸承固定在裝置殼體上；裝置殼體內(nèi)固定有由單片機、GSM通信模塊、超聲波測距模塊、太陽能供電模塊、電源模塊以及功率放大器連接后構成的功能單元，通信模塊的信號輸入端連接至單片機的通信信號輸出端，超聲波測距模塊與單片機之間采用雙向數(shù)據(jù)流連接，超聲波測距模塊由模塊接口、超聲波發(fā)射調(diào)理電路和超聲波回波接收處理電路構成。該裝置制造成本低、探頭無盲區(qū)且可實現(xiàn)遠距離傳送測量數(shù)據(jù)。
文檔編號G01S15/08GK202522702SQ20122020905
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權日2012年5月10日
發(fā)明者劉玉敏, 劉遠紅, 張彥生, 楊莉, 王炳北, 高宏宇 申請人:東北石油大學