一种基于超声波的接近传感器

本实用新型属于交通技术领域，尤其涉及一种基于超声波的接近传感器。

背景技术：

随着现今人们生活水平的不断提高，机动车作为基础交通工具越来越普遍的进入寻常百姓家，因此机动车驾驶人考试的正规化越来越受到国家重视。尤其自2013年123号令的正式颁布，对机动车驾驶人考试的严格程度更上升一个台阶。

在机动车驾驶人考试的科目二中，“绕车一周”作为必考项，却经常被考生遗忘，同时由于考试过程中无有效的检测手段，导致该必考项无法得到有效的监控，从而未让驾驶员形成正确的驾驶习惯，为未来的机动车驾驶埋下隐患。

技术实现要素：

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种基于超声波的接近传感器，从而可解决因无有效检测手段导致科目二中的“绕车一周”必考项无法得到有效监控的问题。

为实现本实用新型目的而提供的一种基于超声波的接近传感器，包括有dc-dc电源电路、开关量输出电路、rs-232c接口电路、led显示电路、蜂鸣器驱动电路、超声波发射驱动电路、解调电路、微控制器电路、接线座及超声换能器，所述dc-dc电源电路与开关量输出电路、rs-232c接口电路、蜂鸣器驱动电路、超声波发射驱动电路、解调电路、微控制器电路及超声换能器相连，以实现供电，所述微控制器电路的端口1、2对应与开关量输出电路的端口3、4连接，端口3、4对应与rs-232c接口电路的端口1、2连接，端口5与解调电路的端口2连接，端口6、7对应与超声波发射驱动电路的端口2、1连接，端口8与蜂鸣器驱动电路的端口连接，端口9与led显示电路的端口连接，所述开关量输出电路的端口1、2对应与接线座的端口3、4连接，所述rs-232c接口电路的端口3、4对应与接线座的端口1、2连接，所述解调电路的端口1与超声换能器的端口2连接，所述超声换能器的端口1与超声波发射驱动电路的端口3连接。

作为上述方案的进一步改进，所述dc-dc电源电路包括有芯片u4、芯片u6、电容c8、电容c17-c18、有极电容cp1-cp2、电阻r5、电阻r14、发光二极管d2、d4、肖特基二极管d3、三端滤波器l1及电感l2，芯片u4的引脚1与电容c8的一端及有极电容cp1的负极连接并接地，引脚2、4均与5v电源、电阻r5的一端连接，引脚3与电容c8的另一段、有极电容cp1的正极及12v电源连接，所述发光二极管d2的阳极与电阻r5的另一端连接，阴极接地，所述芯片u6的引脚1与电容c18的一端、有极电容cp2的负极及电感l2的一端连接并接地，引脚2、4均与3.3v电源、电阻r14的一端连接，引脚3与电容c17、c18的另一端、有极电容cp2的正极、12v电源及三端滤波器l1的引脚1连接，所述电感l2的另一端与电容c17的一端连接，所述发光二极管d4的阳极与电阻r14的另一端连接，阴极接地，所述三端滤波器l1的引脚2与肖特基二极管d3的阴极连接，引脚3接地，所述肖特基二极管d3的阳极与12v电源连接。

作为上述方案的进一步改进，所述开关量输出电路包括有芯片u13、插座p3-p5，所述芯片u13的引脚1、2均与开关量输出电路的端口3连接，引脚4、5均与开关量输出电路的端口4连接，引脚8接地，引脚9与12v电源连接，引脚13与插座p5的引脚3连接，引脚15与插座p3的引脚3连接，所述插座p3的引脚1与开关量输出电路的端口1连接，引脚2与插座p4的引脚3连接，所述插座p4的引脚1与电源连接，引脚2接地，引脚4与插座p5的引脚2连接，所述插座p5的引脚1与开关量输出电路的端口2连接。

作为上述方案的进一步改进，所述蜂鸣器驱动电路包括有蜂鸣器ls1、晶体管q1及电阻r7、r11，所述蜂鸣器ls1的端口1与5v电源连接，端口2与晶体管q1的引脚3连接，所述晶体管q1的引脚1与电阻r7、r11的一端连接，引脚2接地，所述电阻r7的另一端与蜂鸣器驱动电路的端口连接，所述电阻r11的另一端接地。

作为上述方案的进一步改进，所述超声波发射驱动电路包括有插座p1、中周变压器t1、芯片u2、电阻r1-r4、电容c4、c19、肖特基二极管d1及测试点p6-p7，所述芯片u2的引脚1、3均接地，引脚2与电阻r1的一端、超声波发射驱动电路的端口1连接，引脚4与电阻r2的一端、超声波发射驱动电路的端口2连接，引脚5、6均与肖特基二极管d1的阴极连接，引脚7、8与电容c19的一端、中周变压器t1的引脚6及测试点p6连接，所述电阻r1、r2的另一端与5v电源连接，所述肖特基二极管d1的阳极与超声波发射驱动电路的端口3连接，所述中周变压器t1的引脚1与电阻r3的一端、测试点p7、插座p1的引脚1及超声波发射驱动电路的端口3连接，引脚3与电阻r3的另一端、插座p1的引脚2连接并接地，引脚4与电阻r4的一端、电容c4的一端及电容c19的另一端连接，所述电阻r4的另一端与5v电源连接。

作为上述方案的进一步改进，所述解调电路包括有芯片u3、电阻r6、r8-r9、r12、电容c7、c9、c12、c16、c20，所述芯片u3的引脚1与电容c7的一端连接，引脚2与电阻r8的一端连接，引脚3与电容c9的一端连接，引脚4与电容c9、c16的另一端连接并接地，引脚5与电阻r12的一端连接，引脚6与电容c12的一端连接，引脚7与电阻r6的一端、解调电路的端口1连接，引脚8与电阻r6的另一端、电容c20的一端及5v电源连接，所述电容c7的另一端与解调电路的端口2连接，所述电阻r8的另一端与电容c16的另一端连接，所述电阻r12的另一端与5v电源连接，所述电容c12的另一端接地，所述电容c20的另一端接地。

作为上述方案的进一步改进，所述微控制器电路包括有插座p2、晶振x1、芯片u5、电容c10-c11、c13-c15、可变电阻r9-r10、r13及发光二极管ld1-ld2，所述芯片u5的引脚1与可变电阻r13的一端连接，引脚2与晶振x1的引脚1、电容c10的一端连接，引脚3与晶振x1的引脚3、电容c11的一端连接，引脚4与插座p2的引脚2连接，引脚5与3.3v电源连接，引脚7与微控制器电路的端口1连接，引脚8、9对应与微控制器电路的端口3、微控制器电路的端口4连接，引脚10与微控制器电路的端口2连接，引脚11与微控制器电路的端口6连接，引脚12与微控制器电路的端口8连接，引脚13与可变电阻r10的一端连接，引脚14与微控制器电路的端口5连接，引脚15接地，引脚16与3.3v电源连接，引脚17与微控制器电路的端口7连接，引脚18与可变电阻r9的一端连接，引脚19与插座p2的引脚4连接，引脚20与插座p2的引脚3连接，所述可变电阻r13的另一端接地，所述晶振x1的引脚2与电容c10-c11的另一端连接并接地，引脚4接地，所述可变电阻r10的另一端与发光二极管ld2的阴极连接，所述可变电阻r9的另一端与发光二极管ld1的阴极连接，所述发光二极管ld1-ld2的阳极均与3.3v电源连接，所述插座p2的引脚1接地，所述电容c13、c14的一端均与3.3v电源连接，另一端均接地，所述电容c15的一端与3.3v电源连接，另一端接地。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型提供的一种基于超声波的接近传感器，具有如下优势：

1、微控制器电路中采用意法半导体最新推出的stm32f030f4p6微控制器，32位，48mhz工作频率，基于cortex-m0内核。相对于8051单片机(以at89s51为例)，在降低功耗的同时性能提高了30倍以上；同时该微控制器支持丰富的外设，其中具有丰富的io资源，可以灵活控制各类显示屏、连接任意按键组合的矩阵键盘、功能强大的usart通信接口等；

2、解调电路中采用8脚单列直插式塑料封装的cx20106a芯片，内部集成有前置放大、自动偏置、限幅放大、通带滤被峰值检波、积分比较及施密特整形输出等电路；

3、超声波发射驱动电路中采用ao4800芯片及transct中周变压器，既实现了定时产生40k载波，又实现了单次发射结束后对变压器副边线圈的消振，因而高效提升了超声波测距及最小测量距离的精度；

4、蜂鸣器驱动电路及led显示电路提供了声光报警功能，对考生的“绕车一周”动作进行实时提示，以确保考生明白动作中的错误点。

综合上述，从而可解决因无有效检测手段导致科目二中的“绕车一周”必考项无法得到有效监控的问题。

附图说明

图1为本实用新型的各电路间的连接图；

图2为本实用新型的dc-dc电源电路图；

图3为本实用新型的开关量输出电路图；

图4为本实用新型的rs-232c接口电路图；

图5为本实用新型的蜂鸣器驱动电路图；

图6为本实用新型的超声波发射驱动电路图；

图7为本实用新型的解调电路图；

图8为本实用新型的微控制器电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：

如图1-图8所示，一种基于超声波的接近传感器，包括有dc-dc电源电路、开关量输出电路、rs-232c接口电路、led显示电路、蜂鸣器驱动电路、超声波发射驱动电路、解调电路、微控制器电路、接线座及超声换能器，所述dc-dc电源电路与开关量输出电路、rs-232c接口电路、蜂鸣器驱动电路、超声波发射驱动电路、解调电路、微控制器电路及超声换能器相连，以实现供电，所述微控制器电路的端口1、2对应与开关量输出电路的端口3、4连接，端口3、4对应与rs-232c接口电路的端口1、2连接，端口5与解调电路的端口2连接，端口6、7对应与超声波发射驱动电路的端口2、1连接，端口8与蜂鸣器驱动电路的端口连接，端口9与led显示电路的端口连接，所述开关量输出电路的端口1、2对应与接线座的端口3、4连接，所述rs-232c接口电路的端口3、4对应与接线座的端口1、2连接，所述解调电路的端口1与超声换能器的端口2连接，所述超声换能器的端口1与超声波发射驱动电路的端口3连接。

所述dc-dc电源电路包括有芯片u4、芯片u6、电容c8、电容c17-c18、有极电容cp1-cp2、电阻r5、电阻r14、发光二极管d2、d4、肖特基二极管d3、三端滤波器l1及电感l2，芯片u4的引脚1与电容c8的一端及有极电容cp1的负极连接并接地，引脚2、4均与5v电源、电阻r5的一端连接，引脚3与电容c8的另一段、有极电容cp1的正极及12v电源连接，所述发光二极管d2的阳极与电阻r5的另一端连接，阴极接地，此支路实现将输入12v稳压输出5v，所述电容c8、有极电容cp1为输入端低通滤波电容，所述有极电容cp1同时实现输入端蓄能功能，所述发光二极管d2、电阻r5共同构成电源指示灯电路；所述芯片u6的引脚1与电容c18的一端、有极电容cp2的负极及电感l2的一端连接并接地，引脚2、4均与3.3v电源、电阻r14的一端连接，引脚3与电容c17、c18的另一端、有极电容cp2的正极、12v电源及三端滤波器l1的引脚1连接，所述电感l2的另一端与电容c17的一端连接，所述发光二极管d4的阳极与电阻r14的另一端连接，阴极接地，所述三端滤波器l1的引脚2与肖特基二极管d3的阴极连接，引脚3接地，所述肖特基二极管d3的阳极与12v电源连接，此支路实现将输入12v稳压输出3.3v，所述三端滤波器l1对电源上的干扰进行低通滤波，所述电容c17与电感l2构成带阻滤波电路，以实现滤除叠加在电源上的40khz干扰，所述电容c18、有极电容cp2为输入端低通滤波电容，所述有极电容cp2同时实现输入端蓄能功能，所述发光二极管d4、电阻r14共同构成电源指示灯电路。

所述开关量输出电路包括有芯片u13、插座p3-p5，所述芯片u13的引脚1、2均与开关量输出电路的端口3连接，引脚4、5均与开关量输出电路的端口4连接，引脚8接地，引脚9与12v电源连接，引脚13与插座p5的引脚3连接，引脚15与插座p3的引脚3连接，所述插座p3的引脚1与开关量输出电路的端口1连接，引脚2与插座p4的引脚3连接，所述插座p4的引脚1与12v电源连接，引脚2接地，引脚4与插座p5的引脚2连接，所述插座p5的引脚1与开关量输出电路的端口2连接，所述芯片u13通过控制插座p3、p5跳线来选择引出rs-232c通信线或12v开关动作。

所述rs-232c接口电路包括有芯片u1、电容c1-c2、c5-c6、有极电容c3，所述芯片u1的引脚1、3分别对应与电容c2的两端连接，引脚4、5分别对应与电容c6的两端连接，引脚6与电容c5的一端连接，引脚15与电容c5的另一端连接并接地，引脚2与电容c1的一端连接，引脚16与电容c1的另一端、有极电容c3的正极及3.3v电源连接，引脚11、12对应与rs-232c接口电路的端口1、2连接，引脚13、14对应与rs-232c接口电路的端口3、4连接，所述有极电容c3的负极接地，所述有极电容c3作为3.3v电源端滤波电容，所述电容c2、c6作为芯片u1内部电荷泵电路的浮动电容，所述电容c1、c5为v-和v+的蓄能电容。

所述蜂鸣器驱动电路包括有蜂鸣器ls1、晶体管q1及电阻r7、r11，所述蜂鸣器ls1的端口1与5v电源连接，端口2与晶体管q1的引脚3连接，所述晶体管q1的引脚1与电阻r7、r11的一端连接，引脚2接地，所述电阻r7的另一端与蜂鸣器驱动电路的端口连接，所述电阻r11的另一端接地，所述晶体管q1用于驱动蜂鸣器ls1，所述电阻r7作为晶体管q1基极限流电阻，以实现晶体管q1的基极电流调节在合理的范围内，所述电阻r11作为晶体管q1基极下拉电阻，为晶体管q1基极电荷释放通道，从而改善晶体管q1在高频、饱和工况下的频率响应特性。

所述超声波发射驱动电路包括有插座p1、中周变压器t1、芯片u2、电阻r1-r4、电容c4、c19、肖特基二极管d1及测试点p6-p7，所述芯片u2的引脚1、3均接地，引脚2与电阻r1的一端、超声波发射驱动电路的端口1连接，引脚4与电阻r2的一端、超声波发射驱动电路的端口2连接，引脚5、6均与肖特基二极管d1的阴极连接，引脚7、8与电容c19的一端、中周变压器t1的引脚6及测试点p6连接，所述电阻r1、r2的另一端与5v电源连接，所述肖特基二极管d1的阳极与超声波发射驱动电路的端口3连接，所述中周变压器t1的引脚1与电阻r3的一端、测试点p7、插座p1的引脚1及超声波发射驱动电路的端口3连接，引脚3与电阻r3的另一端、插座p1的引脚2连接并接地，引脚4与电阻r4的一端、电容c4的一端及电容c19的另一端连接，所述电阻r4的另一端与5v电源连接，其中，anti_shake、output_40k信号分别控制着芯片u2的内部场效应管1、2的通断，output_40k用于产生40khz超声波，anti_shake在每个超声波发射周期结束时有效，驱动u2导通，使得receive端接地来构成消振电路，用于消除t1输出端在单次超声波发射后的余振，所述中周变压器t1的引脚4、6脚与电容c19、c4、电阻r4共同构成40khz谐振电路，所述电阻r3用以超声波换能器与t1阻抗匹配。

所述解调电路包括有芯片u3、电阻r6、r8-r9、r12、电容c7、c9、c12、c16、c20，所述芯片u3的引脚1与电容c7的一端连接，引脚2与电阻r8的一端连接，引脚3与电容c9的一端连接，引脚4与电容c9、c16的另一端连接并接地，引脚5与电阻r12的一端连接，引脚6与电容c12的一端连接，引脚7与电阻r6的一端、解调电路的端口1连接，引脚8与电阻r6的另一端、电容c20的一端及5v电源连接，所述电容c7的另一端与解调电路的端口2连接，所述电阻r8的另一端与电容c16的另一端连接，所述电阻r12的另一端与5v电源连接，所述电容c12的另一端接地，所述电容c20的另一端接地，其中，所述电阻r8、电容c16用以确定信号总增益大小，电容c9作为峰值检波电容，所述电阻r12作为带通滤波器的外部电阻，用以匹配信号中心频率，所述电容c12作为积分电容，所述电阻r6作为上拉电阻，所述电容c20作为旁路滤波电容。

所述微控制器电路包括有插座p2、晶振x1、芯片u5、电容c10-c11、c13-c15、可变电阻r9-r10、r13及发光二极管ld1-ld2，所述芯片u5的引脚1与可变电阻r13的一端连接，引脚2与晶振x1的引脚1、电容c10的一端连接，引脚3与晶振x1的引脚3、电容c11的一端连接，引脚4与插座p2的引脚2连接，引脚5与3.3v电源连接，引脚7与微控制器电路的端口1连接，引脚8、9对应与微控制器电路的端口3、微控制器电路的端口4连接，引脚10与微控制器电路的端口2连接，引脚11与微控制器电路的端口6连接，引脚12与微控制器电路的端口8连接，引脚13与可变电阻r10的一端连接，引脚14与微控制器电路的端口5连接，引脚15接地，引脚16与3.3v电源连接，引脚17与微控制器电路的端口7连接，引脚18与可变电阻r9的一端连接，引脚19与插座p2的引脚4连接，引脚20与插座p2的引脚3连接，所述可变电阻r13的另一端接地，所述晶振x1的引脚2与电容c10-c11的另一端连接并接地，引脚4接地，所述可变电阻r10的另一端与发光二极管ld2的阴极连接，所述可变电阻r9的另一端与发光二极管ld1的阴极连接，所述发光二极管ld1-ld2的阳极均与3.3v电源连接，所述插座p2的引脚1接地，所述电容c13、c14的一端均与3.3v电源连接，另一端均接地，所述电容c15的一端与3.3v电源连接，另一端接地，其中，所述电容c13-c15作为旁路电容为单片机+3.3v电源滤波，所述电容c10、c11为振荡电路起振电容，所述插座p2为u5仿真下载接口，所述电阻r13作为boot0下拉电阻，以实现微控制器的启动模式为从用户rom区启动，所述发光二极管ld1、ld2、电阻r9、r10共同构成指示灯电路，以实现对当前工作状态的显示。

本实施例中的芯片u1为max3232eey，芯片u2为ao4800，芯片u3为cx20106a，芯片u4为lt1117-5v，芯片u5为stm32f030f4p6，芯片u6为lt1117-3.3v，芯片u13为uln2003ai，插座p1为header2，插座p2为st-link，插座p3、p5为header3，插座p4为header4，蜂鸣器ls1为buzzer，晶体管q1为ss8050，中周变压器t1为transct，肖特基二极管d1、d3为ss34，晶振x1为8mhz。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。