1.一種基于ZigBee通信的超聲測距系統(tǒng),其特征在于,包括安裝于測量物體上的主機(jī)和安裝于被測物體上的從機(jī);其中:
主機(jī)包括:第一MCU模塊、第一ZigBee模塊、溫度傳感器及超聲波接收探頭組;
從機(jī)包括:第二MCU模塊、第二ZigBee模塊及超聲波發(fā)送探頭組;
所述第二MCU模塊通過第二ZigBee模塊向第一ZigBee模塊發(fā)送測距同步信號,同時通過超聲波發(fā)送探頭組發(fā)送超聲波信號;
所述第一MCU模塊通過第一ZigBee模塊接收測距同步信號,同時通過超聲波接收探頭組檢查超聲波信號以獲得超聲波傳輸時間;然后通過溫度傳感器檢測當(dāng)前環(huán)境溫度,根據(jù)溫度傳感器采集的溫度對聲波速度進(jìn)行修正,最后計(jì)算出測量主機(jī)與被測從機(jī)之間的實(shí)際距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測距系統(tǒng),其特征在于,建立ZigBee連接前,所述第一、第二MCU模塊的串口設(shè)置為串行口方式,選取相同的晶振頻率和波特率,多機(jī)通道設(shè)為雙機(jī)通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測距系統(tǒng),其特征在于,第一MCU模塊和第二MCU模塊均采用STC89C52或AT89S51單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測距系統(tǒng),其特征在于,第一ZigBee模塊和第二ZigBee模塊均采用ZM5168。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測距系統(tǒng),其特征在于,所述超聲波發(fā)送探頭組包含6個探頭,分別安裝于測量物體的前、后、左、右及上、下面;超聲波接收探頭組包含6個探頭,分別安裝于被測物體的前、后、左、右及上、下面。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的超聲測距系統(tǒng)的超聲測距方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)、主機(jī)、從機(jī)通過ZigBee模塊建立無線透明傳輸通信聯(lián)絡(luò);
(2)、從機(jī)發(fā)出測距同步信號并發(fā)出超聲波信號;具體為:
(2-1)、位于被測物的從機(jī)基于同步串行通信數(shù)據(jù)幀形式,通過第二ZigBee模塊以時間T為周期發(fā)出測距同步信號數(shù)據(jù)幀;
(2-2)、在發(fā)出測距同步信號數(shù)據(jù)幀后,采用超聲波發(fā)送探頭組立即發(fā)送超聲波信號;
(3)、主機(jī)接收、校驗(yàn)、確認(rèn)測距同步信號,并記錄從接收到同步信號數(shù)據(jù)幀到接收到超聲波信號所用時間,得到超聲波傳播時間;
(4)、根據(jù)超聲波傳播時間計(jì)算主、從機(jī)間的距離,具體包括以下步驟:
A、采用第一MCU模塊保存超聲波傳輸時間Tw,單位是秒,采用溫度傳感器采集主機(jī)的環(huán)境溫度Ts,單位是℃,并且發(fā)送至第一MCU模塊;
B、在第一MCU模塊中,采用公式V=331.5+0.607Ts對聲波速度V進(jìn)行修正,速度單位是米/秒;
C、采用公式d=V×Tw計(jì)算主機(jī)與從機(jī)之間的實(shí)際距離,d代表修正后的實(shí)際距離, 單位是米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲測距方法,其特征在于,步驟(1)中,基于Zigbee協(xié)議 BasicRF實(shí)現(xiàn)主機(jī)、從機(jī)的無線透明傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲測距方法,其特征在于,步驟(2-1)中通信協(xié)議格式為:2個始端握手字符+2個超聲波發(fā)出標(biāo)示字符+2個校驗(yàn)字符+2個末端握手字符;其中,2個始端握手字符用于和接收主機(jī)進(jìn)行通信發(fā)送數(shù)據(jù)幀前同步,2個超聲波發(fā)出標(biāo)示字符分別是字符01110101B和字符10101110B,第1個校驗(yàn)字符為2個超聲波發(fā)出標(biāo)示字符相與結(jié)果,第2個校驗(yàn)字符為2個超聲波發(fā)出標(biāo)示字符的異或結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲測距方法,其特征在于,步驟(3)中主機(jī)接收、校驗(yàn)、確認(rèn)測距同步信號具體包括以下步驟:
(3-1)、主機(jī)檢測到2個始端握手字符后,開始接收測距同步信號數(shù)據(jù)楨中2個超聲波發(fā)出標(biāo)示字符和2個校驗(yàn)字符;對2個超聲波發(fā)出標(biāo)示作相與和異或操作,并將結(jié)果與接收到的2個校驗(yàn)字符分別進(jìn)行比較:如果相與和異或的值與2個校驗(yàn)字符不相等,說明未正常收到測距同步信號,主機(jī)等待接收下次測距同步信號;若相等,則確認(rèn)收到測距同步信號,立即啟動定時器并準(zhǔn)備接收超聲波信號;
(3-2)、一旦接收到超聲波信號,立即停止定時器定時并記錄定時值作為超聲波傳輸時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲測距方法,其特征在于,其中周期T最小值的選取與測量最大距離Lmax有關(guān),T的最小值取0.01Lmax。