具備空間繪圖功能的多角度旋轉(zhuǎn)超聲測距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲測距技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種具備空間繪圖功能的多角 度旋轉(zhuǎn)超聲測距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波測距具有方向性好，響應(yīng)迅速，簡單經(jīng)濟(jì)，易于控制，受環(huán)境影響較小等特 點(diǎn)。因此廣泛應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、移動機(jī)器人、避障導(dǎo)航、工程建筑等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的超聲測距 裝置主要由超聲波發(fā)射、接收模塊，控制模塊，顯示模塊組成。超聲波測距的原理是利用超 聲波在空氣中傳播的速度和時間計算出波束傳播的距離。超聲波發(fā)射探頭沿某一方向發(fā)射 超聲波，與此同時控制系統(tǒng)開始計時，超聲波在介質(zhì)中以速度v傳播，當(dāng)超聲波遇到障礙物 發(fā)生反射，由接收探頭接收到回波時停止計時。如果傳播時間為t，則超聲探頭與障礙物之 間的距離為 .〇：
[0003] 目前已有的超聲測距裝置存在以下問題：
[0004] 1、方向單一具有檢測盲區(qū)：由于超聲波具有較好的方向性不易發(fā)散，因此系統(tǒng)一 次只能對單一方向進(jìn)行距離檢測，如果要實(shí)現(xiàn)多方位測量必須按照不同角度安裝多個探 頭，這樣一方面使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另一方面如果多個探頭配合不當(dāng)會出現(xiàn)檢測盲區(qū)。
[0005] 2、只能顯示數(shù)值或發(fā)出報警：常用的超聲測距系統(tǒng)一般只給出檢測距離的數(shù)值， 以屏幕或數(shù)碼管的形式進(jìn)行顯示，給人們傳達(dá)的信息只是一個數(shù)字的的概念。如在倒車?yán)?達(dá)系統(tǒng)中倘若距離小于設(shè)定值時就會產(chǎn)生報警信號，但是這樣的系統(tǒng)只能給駕駛員警示信 號用來預(yù)防潛在的危險，無法提供有關(guān)周圍障礙物更加全面、直觀的信息。
[0006] 因此，由于現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的技術(shù)缺陷，是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員亟待解決的技 術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的為提供一種具備空間繪圖功能的多角度旋轉(zhuǎn)超聲測距系統(tǒng)，旨在提 供一種利用單個探頭實(shí)現(xiàn)全方位距離檢測的裝置。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0009] 具備空間繪圖功能的多角度旋轉(zhuǎn)超聲測距系統(tǒng)，包括控制模塊、電機(jī)模塊、超聲波 收發(fā)模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊，所述控制模塊連接電機(jī)模塊，控制所述電機(jī)模 塊帶動超聲波收發(fā)模塊轉(zhuǎn)動；所述控制模塊連接超聲波收發(fā)模塊，控制所述超聲波收發(fā)模 塊發(fā)出和接收超聲波信號；所述控制模塊分別連接顯示模塊和報警模塊，控制所述顯示模 塊顯示距離信息或空間輪廓信息，控制所述報警模塊報警；所述電源模塊為上述各功能模 塊供電。
[0010] 優(yōu)選的，所述控制模塊包括主控模塊和輔助控制模塊，所述主控模塊和輔助控制 模塊均為STC89C52單片機(jī)，所述主控模塊控制全系統(tǒng)的控制、計算和顯示，所述輔助控制 模塊控制電機(jī)模塊的工作。
[0011] 優(yōu)選的，所述電機(jī)模塊包括步進(jìn)電機(jī)和電機(jī)控制模塊，所述電機(jī)控制模塊控制所 述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
[0012] 優(yōu)選的，所述顯示模塊包括數(shù)碼顯示模塊和圖形顯示模塊，所述數(shù)碼顯示模塊直 接顯示障礙物距離，所述圖形顯示模塊顯示根據(jù)障礙物點(diǎn)串聯(lián)繪制的周圍空間輪廓圖。
[0013] 本發(fā)明的有益之處在于：首先，該裝置利用步進(jìn)電機(jī)帶動探頭旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)多角度測 量，有利于降低檢測盲區(qū)。其次，在滿足常用的超聲波測距功能的同時添加了繪圖功能，系 統(tǒng)可根據(jù)不同角度的距離信息繪制被測區(qū)域空間輪廓圖形，并在顯示屏上實(shí)時進(jìn)行顯示， 更加直觀。最后該系統(tǒng)的電源采用太陽能進(jìn)行供電，更加節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1為本發(fā)明的各模塊連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明的超聲波收發(fā)模塊的超聲時序圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明報警模塊原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚和詳細(xì) 的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒?發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019] 如圖1所示的具備空間繪圖功能的多角度旋轉(zhuǎn)超聲測距系統(tǒng)，包括控制模塊、電 機(jī)模塊、超聲波收發(fā)模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊，所述控制模塊連接電機(jī)模塊，控 制所述電機(jī)模塊帶動超聲波收發(fā)模塊轉(zhuǎn)動；所述控制模塊連接超聲波收發(fā)模塊，控制所述 超聲波收發(fā)模塊發(fā)出和接收超聲波信號；所述控制模塊分別連接顯示模塊和報警模塊，控 制所述顯示模塊顯示距離信息或空間輪廓信息，控制所述報警模塊報警；所述電源模塊為 上述各功能模塊供電。
[0020] 更進(jìn)一步的，所述控制模塊包括主控模塊和輔助控制模塊，所述主控模塊和輔助 控制模塊均為STC89C52單片機(jī)，所述主控模塊控制全系統(tǒng)的控制、計算和顯示，所述輔助 控制模塊控制電機(jī)模塊的工作。
[0021] 更進(jìn)一步的，所述電機(jī)模塊包括步進(jìn)電機(jī)和電機(jī)控制模塊，所述電機(jī)控制模塊控 制所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
[0022] 更進(jìn)一步的，所述顯示模塊包括數(shù)碼顯示模塊和圖形顯示模塊，所述數(shù)碼顯示模 塊直接顯示障礙物距離，所述圖形顯示模塊顯示根據(jù)障礙物點(diǎn)串聯(lián)繪制的周圍空間輪廓 圖。
[0023] 利用超聲波測距的原理如下：
[0024] 在控制模塊的控制下，步進(jìn)電機(jī)帶動超聲波收發(fā)模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，每旋轉(zhuǎn)一定 角度由超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波遇到障礙物時發(fā)生反射，由接收探頭接收回 波，同時控制模塊進(jìn)行中斷處理采集數(shù)據(jù)，計算距離，通過數(shù)碼管實(shí)時顯示數(shù)值，報警模塊 根據(jù)距離信息發(fā)出報警提示；掃描結(jié)束，根據(jù)所獲取的全部距離信息繪制被檢測區(qū)域空間 輪廓圖形并在液晶屏上顯示。
[0025] 1、控制模塊：
[0026] 由于本設(shè)計需要的硬件資源較多，一個單片機(jī)不能滿足要求，因此系統(tǒng)采用2個 STC89C52單片機(jī)，分為主控單片機(jī)和輔助單片機(jī)，兩個單片機(jī)可單獨(dú)控制使用也可聯(lián)機(jī)使 用。主單片機(jī)主要負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的控制、計算和顯示；輔助單片機(jī)用于控制步進(jìn)電機(jī)的掃描。
[0027] 主單片機(jī)的T0計時器用于超聲波的收發(fā)計時，T1計時器用于數(shù)碼管的掃描顯示， T2計時器用于串口通訊的波特率控制。P1. 0控制超聲波的發(fā)送，P3. 2引腳作為外部中斷 采集超聲回波數(shù)據(jù)。P0 口直接與4位七段數(shù)碼管相連輸出數(shù)碼管對應(yīng)的段碼表，P2. 4~ P2. 7 口作為數(shù)碼管的選通接口。P3. 0和P3. 1作為串行通信接口直接與串口顯示屏相連。
[0028] 步進(jìn)電機(jī)控制器利用輔助單片機(jī)的P3. 2引腳作為外部中斷，當(dāng)檢測到有