[实用新型]一种基于超声波信号的测距仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于超声波信号的测距仪。

背景技术

超声波测距是一种极有潜力的方法，近距范围内超声测距有其不受光线影响、结构简单、成本低等特点。超声测量另一个突出优点是：环境介质可以为空气、液体或固体，适用范围广泛。更重要的是超声波检测降低了劳动强度，避免工人在恶劣工作环境下(高、低温，高、低压，强辐射，有毒气、液体环境等)受到伤害，还大大提高了测量精度，可靠性高；另外，超声波测距还可以应用到其他的功能系统中，例如机器人避障系统、移动机器人避障的超声测距系统、智能机器人管家和简易智能电动车自动避障系统、车载系统、自动泊车系统、自动刹车系统和倒车雷达系统。

目前超声波测距已得到广泛应用，国内一般使用专用集成电路根据超声波测距原理设计各种测距仪器，但是专用集成电路的成本较高、功能单一。而以单片机模块为核心的测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能，并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定、可靠。

国内超声波技术现已日趋成熟，稳定度也相当高，适用于很多领域。包括：测距、曲面仿真、避障、机器人定位等。虽然如此，但也存在一些急待攻克的问题，例如：测量精度的级别有待提高；测量距离不够远，大多只有10米之内；一些高精度或远距离的产品的电路复杂，成本较高；依然存在一定距离的育盲区等等；这些问题限制了超声波的应用。

针对上述存在的问题，国内外的相关人员进行了努力的攻关。研究主要集中在以下几个方面：超声波回波处理、新型换能器研发、发射脉冲选取等等，并且针对超声测距仪器的常见影响因素提出了温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。目前在国内的研究成果主要有：超声波回波处理方面的最小均方自适应时延估计算法；一体化换能器；专用脉冲发生器；采用功率驱动芯片结合升压变压器等。还通过超声波测距仪专用集成电路分析超声波测距误差产生的原因，来提高测量时间差到微秒级；以及用温度传感器来进行声波传播速度的补偿后，其高精度超声波测距仪也可以达到毫米级的测量精度。这些新的技术都大大提高了超声波测距的精度和距离。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种结构设计合理，反应速度快，精度高的基于超声波信号的测距仪。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于超声波信号的测距仪，其特征在于：包括单片机模块、语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块、温度检测模块。单片机模块连接语音播报模块、显示模块、超声波传感器模块以及温度检测模块。其中，超声波传感器模集成了超声波发射电路和超声波接收电路，超声波发射电路以及超声波接收电路均连接至单片机模块。

超声波传感器模块是本系统的核心器件，集成了超声波发射电路和超声波接收电路。利用单片机模块控制超声波的发射和接收并计算往返的时间。超声波接收电路的输出端接单片机模块的外部中断源输入口，系统定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机模块内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，超声波接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机模块的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机模块响应外部中断请求执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给显示模块显示。相比于一般的超声波测距装置，本实用新型采用双向测距的方式，反映速度更快、控制更简便。