[实用新型]一种一体化超声波测距系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种距离检测模块，尤其涉及一种基于单片机的一体化超声波测距系统。

技术背景

超声波测距作为一种传统且实用的非接触式测量方法，与电磁波测距、激光测距等方法相比，不易受电磁场及外界光等因素的影响，结构简单，成本低，在恶劣环境下也有一定的适应能力，因此在工业测量、汽车防撞，智能小车避障等方面都得到了广泛应用。而且由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，利用超声波检测距离，设计方便，计算处理简单，并在测量精度方面也能达到一定的要求，为此得到广泛应用。现目前的超声波测距模块虽然精度较高，但普遍为超声波发送模块和超声波接收模块分开，使得整个电路的体积增大，增加成本。

发明内容

为了克服现有的超声测距方式的体积较大、成本较高、精确性较低的不足，本实用新型提供一种体积较小、成本较低、精确性较高的一体化超声波测距系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于单片机的一体化超声波测距系统，包括单片机最小系统、超声波发射驱动模块、超声波收发模块、开关二极管模块、信号处理模块和信号输入输出模块，所述信号输入输出模块与单片机最小系统连接，所述单片机最小系统与超声波发射驱动模块连接，所述超声波发射驱动模块与超声波收发模块连接，所述超声波收发模块与开关二极管模块连接，所述开关二极管模块与信号处理模块连接，所述信号处理模块与单片机最小系统连接。

进一步，所述超声波发射驱动模块采用由一个NPN三极管组成的共射放大电路和中周及电阻组成，所述超声波收发模块采用型号400EP14D的一体化超声波收发器，所述开关二极管模块由BAV99开关二极管及电阻组成，所述信号输入输出模块由上拉电阻组成。

再进一步，所述信号处理模块包括依次连接的微分运算电路、二阶有源高通滤波电路、一阶有源高通滤波电路、电压比较电路和功率放大电路。

本实用新型具有以下有益效果：采用超声波往返时间差检测距离。当单片机经超声波驱动模块驱动超声波收发模块发出超声波后，单片机内部定时器开始计时。当超声波收发模块接收到回波信号后，信号经开关二极管模块及信号处理模块输入到单片机，单片机收到回波信号后，单片机内部定时器停止计时，同时通过I/O口输出一个高电平，高电平的持续时间就是超声波从发射到返回的时间，该时间与超声波在空气介质中的传播速度相乘，得到超声波传输的距离，所得超声波传输距离除以2即得到测量距离。该测距系统原理及结构简单，且减少了电路体积，降低了成本，提高了检测的精确度。

附图说明

图1是基于单片机的一体化超声波测距系统的结构示意图。

图2是信号处理模块电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为本实用新型限制的依据。

参照图1和图2，一种基于单片机的一体化超声波测距系统，包括单片机最小系统、超声波发射驱动模块、超声波收发模块、开关二极管模块、信号处理模块和信号输入输出模块，所述信号输入输出模块与单片机最小系统连接，所述单片机最小系统与超声波发射驱动模块连接，所述超声波发射驱动模块与超声波收发模块连接，所述超声波收发模块与开关二极管模块连接，所述开关二极管模块与信号处理模块连接，所述信号处理模块与单片机最小系统连接。

其中，所述超声波发射驱动模块采用由一个NPN三极管组成的共射放大电路及中周和电阻组成。

其中，所述超声波收发模块采用型号400EP14D的一体化超声波收发器。

其中，所述开关二极管模块由BAV99开关二极管及电阻组成。

其中，所述信号处理模块包括微分运算电路、二阶有源高通滤波电路、一阶有源高通滤波电路、电压比较电路和功率放大电路。超声波回波信号经开关二极管模块把信号输入到信号模块的微分电路的输入端，回波信号经微分后先经二阶有源高通滤波电路滤波后输入到一阶有源高通滤波电路的输入端，经一阶滤波后再输入到电压比较电路与超声波的回波信号进行比较，比较后的输出电压经由一个NPN三极管及电阻组成的基本共射放大电路进行功率放大后输入回单片机。

其中，所述外部信号输入输出模块由上拉电阻组成。