专利名称：：一种超声波测距系统的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及超声波传感器
技术领域：
，具体涉及一种超声波测距系统。
背景技术：
：目前，人们的生活水平不断提高，车辆的拥有量也在不断的增加，所以配套的停车设施也在不断的增加和完善。这样，对智能交通、停车管理的需求便是个热点问题。停车场中车位统计管理的手段也随着需求不断的更新，但能够及时统计出停车场中，每个车位停车情况的方法并不多。在为数不多的车位统计系统中，比较常见的是，在车辆进入停车场时，都会领取一个电子卡片，车辆管理人员通过卡片的数量来判断停车场中是否有未使用的空余车位，但是通过这种方法管理停车场存在一定的弊端，因为司机在开进停车场之前，只知道停车场中还留有空位(因为如果车位已满，则不发给电子卡片)，但是不能准确的知道空余车位的具体位置在哪里，就需要自己边开边找，这样就会浪费很多的时间。
实用新型内容鉴于上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种超声波测距系统，能够及时掌握停车场的空余车位分布情况，合理分配停车资源的利用，从而緩解一定的交通压力。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种超声波测距系统，包括用于向被测障碍物发射超声波，接收从被测障碍物返回的反射波的超声波收发模块；与所述超声波收发模块相连，用于控制所述超声波收发模块收发超声波，釆集超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间和配置好的测距参数中的温度参数计算出超声波收发模块与被测障碍物之间距离的单片机控制运算模块。进一步地，所述系统还包括与所述单片机控制运算模块相连的，用于将所述超声波收发模块与被测障碍物之间的距离，发送到中央控制器的数据传输模块。进一步地，所述超声波收发模块具体包括用于发送和接收超声波的超声波探头；与所述超声波探头相连的，用于驱动所述超声波探头向被测障碍物发射超声波的超声波发射驱动电路；用于将所述超声波探头接收到的反射波，转换成所述单片机控制运算模块能够接收的生命时间信号的超声波接收电路。进一步地，所述超声波探头采用收发一体式的超声波探头，或者采用收发分体式的超声波探头。进一步地，所述超声波接收电路采用红外接收解调电路。进一步地，所述单片机控制运算模块具体包括与所述超声波收发模块相连的，用于驱动所述超声波发射驱动电路的发射驱动单元；用于接收经过所述超声波接收电路转换后的生命时间信号的接收单元；用于实时测量环境温度，并根据环境温度调整测距参数中的温度参数的温度调节单元；用于采集所述超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间结合所述测距参数中的温度参数计算超声波收发模块与被测障碍物之间距离的距离计算单元o进一步地，所述温度调节单元采用DS18b20数字温度传感器。本实用新型的有益效果1、由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述系统应用在停车场中，根据采集到的装置与地面或者车顶的垂直距离，从而可以判断出该车位是否被占用；并将每个车位的停车信息汇总，即得到整个停车场空余车位的分布情况，由此对车场内外车流进行合理引导，提高交通管理的智能化程度、緩解一定的交通压力；2、超声波测距系统采用超声波收发电路，保证了测距的稳定，并且电路结构简单易于批量生产；3、超声波测距系统集成了温度传感器，可以实时调节测距参数，使本系统可以应用各种环境温度下的室内外停车场。图1为本实用新型所述系统的简化结构示意图；图2为本实用新型所述系统的超声波发射电路原理图；图3为本实用新型所述系统的超声波接收电路原理图；图4为本实用新型所述系统的超声波接收电路中的信号处理流程；图5为本实用新型所述系统的超声波接收电路中的信号处理流程中A、B、C、D处的波形图；图6为本实用新型所述系统中单片机控制运算模块的工作流程图；图7为本实用新型所述系统中数据传输模块的电路原理图。具体实施方式本实用新型所述的一种超声波测距系统，以超声波作为检测手段，通过超声波传感器产生和接收超声波。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，转换电能发射超声波；在收到回波的时候，将超声振动转换成电信号。本实用新型采用频率为40kHZ的机械波，通过超声波传感器发射出，当撞到障碍物(地面或车顶)后形成反射波，反射波被超声波传感器接收后，通过计算发射和接收的时间差，得到超声波传感器与障碍物的距离，以次来判断停车场中的车位是否已经使用。如图1所示，本实用新型实施例一种超声波测距系统，包括用于向,皮测障碍物发射超声波，接收从被测障碍物返回的反射波的超声波收发模块S11;与所述超声波收发模块相连，用于控制所述超声波收发模块收发超声波，采集超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间和配置好的测距参数中的温度参数计算出超声波收发模块与被测障碍物之间距离的单片机控制运算模块S12。该系统还包括与所述单片机控制运算模块相连的，用于将所述超声波收发模块与被测障碍物之间的距离，发送到中央控制器的数据传输模块S13。超声波收发模块具体包括用于发送和接收超声波的超声波探头S111;与所述超声波探头相连的，用于驱动所述超声波探头向被测障碍物发射超声波的超声波发射驱动电路S112;用于将所述超声波探头接收到的反射波，转换成所述单片机控制运算模块能够接收的生命时间信号的超声波接收电路S113。7该超声波传感器S111可以采用收发分体式超声波探头；也可以采用收发一体式的超声波探头。但是收发一体式超声波探头具有一定的惯性，发送结束后还留有一定的余振，这种余振经换能器同样产生电压信号，扰乱了系统捕捉返回信号，从而影响测距结果。采用收发分体式超声波探头能够有效的避免惯性的问题。所以本实用新型优选收发分体式超声波探头。超声波发射驱动电路S112(如图2所示)利用单片机IO口送出40kHzTTL(生存时间)信号驱动PNP三极管Q1,进行电流放大提升驱动能力，之后由Q1驱动一个电感变压器，进行电压幅度的调整，最终驱动超声波传感器发射端(图中的Transmiter),产生一定强度的40kHz的超声波。超声波发射电路的参数，要在超声波探头参数允许的范围内，配合接收电路的灵敏度进行仔细的调整，以保证发射功率不可以太强或太弱太强会造成声波多次反射形成的无效信号，干扰正常回波的接收处理；太弱则不能保证正常的测距范围(回波在返回接收探头之前就已经传播介质空气中衰减严重，造成超声波传感器接收端无法可靠接收、可靠触发，从而影响稳定性甚至没有接收信号。本实用新型实施例经过多次实验，优选了表1中所示的电路参数。表1为所述系统采用收发分体探头，型号NU40C16T/R-1，具体电气参数如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>上述参数可以保证在测距系统3米的探测范围内可靠工作，并且传输距离超过6米(3米x2)的声波可以有效的衰减，避免多次反射波对系统的影响。表1中所示的测距参数除了Operatingtemperature(工作温度)和StorageTemperature(存储温度)之外的参数，是由电路硬件参数决定的，是在设计过程中确定的；对于与温度有关的测距参数Operatingtemperature(工作温度)和StorageTemperature(存4诸温度)是要通过实时测量环境温度后进行调整的。该超声波接收电路S113采用红外接收解调电路。该超声波接收电路S113(如图3所示)需要将接收超声波传感器接收端输出的毫伏级微弱信号进行放大、滤波(排除40kHz以外的干扰信号)，之后再检波、积分、整形，最后形成单片机可以接收的TTL信号，从而得到回波到达的时间。超声波接收电路中信号处理的流程如图4所示，图5为图4中节点A、B、C、D处的波形；经过处理得到的波形D中的低电平，即为最终得到的有效信号，正式根据这个低电平，对回波到达的时刻进行的记录和运算。本实用新型所述系统在应用时，由于自行设计接收电路比较复杂，可以采用与超声波接收电路相似的红外接收解调电路，来完成接收超声波并处理的一系列功能，应用中优选型号为CX20106的红外接收解调芯片。红外接收解调电路与超声波接收电路存在一定的相似性，都是要对40kHz左右的微弱信号进行一系列处理，最终得到40kHz载波之上的有用信号。具体原理如图3所示图中左中边的Receiver为超声波传感器的接收端，U3是CX20106红外接收解调芯片，最终的TTL触发信号有U3的Pin7输出，也就是上图右边的"微HzR"信号。所述单片机控制运算模块S12具体包括与所述超声波收发模块相连所述超声波接收电路转换后的生命时间信号的接收单元S122;用于实时测量环境温度，并根据环境温度调整测距参数中的温度参数的温度调节单元S123;用于采集所述超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间结合所述测距参数中的温度参数计算超声波收发模块与被测障碍物之间距离的距离计算单元S124。所述距离计算单元S124釆用渡越时间法TOF(timeofflight)来计算超声波传感器与障碍物之间的距离。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离D,公式为D=vt/2,v为声波在介质中的传播速率(与环境温度有关)计算公式如下273.15=vo、1+273.15其中，v。=331.45m/s,T为环境绝对温度，t是相对温度(单位是摄氏度)—〉血厌调T7平7LtnZs3杜胜用町—。」以木用US18D2U敎子溫度传感器测量环境温度。这款传感器体积小(三极管大小)，有效测温范围是-55~125。C,并且在-1085。C的温度范围内可以保证士0.5。C的精度，完全满足系统的要求。图6所示，是单片机控制运算单元工作流程图在每次测距之前，主程序都要对环境温度进行测量，以调整与测距相关温度参数。由于本实用新型所述系统是应用在地下、露天停车场，属于室外环境。在北方，各地、各个季节室外的温度变化范围可以达到-20~50°C，这时声速的变化范围是319~360.51m/s。可见，根据温度调节测距参数是必不可少的。所述数据传输模块S13的电路如图7所示利用485总线技术，每个超声波测距终端可以把各自的测距结果，准确的传送到几百米到1000米之外的中央控制器，进行统一的处理。配合设计严谨的通讯协议，在在9.6kbps的通讯速率下，在5秒钟内可以完成1000个测距终端信息的汇总。此外，每个测距终端在接入485总线之前，还对地并联了瞬态稳压管(TVS管)进行保护，有效避免了长总线带来的干扰以及可能出现的雷击破坏。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。权利要求1、一种超声波测距系统，其特征在于，包括用于向被测障碍物发射超声波，接收从被测障碍物返回的反射波的超声波收发模块；与所述超声波收发模块相连，用于控制所述超声波收发模块收发超声波，采集超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间和配置好的温度参数计算出超声波收发模块与被测障碍物之间距离的单片机控制运算模块。2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述单片机控制运算模块相连的，用于将所述超声波收发模块与被测障碍物之间的距离，发送到中央控制器的数据传输模块。3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波收发模块具体包括用于发送和接收超声波的超声波探头；与所述超声波探头相连的，用于将所述超声波探头接收到的反射波，转换成所述单片机控制运算模块能够接收的生命时间信号的超声波接收电路。4、根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述超声波探头采用收发一体式的超声波探头，或者采用收发分体式的超声波探头。5、根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述超声波接收电路采用红外接收解调电路。6、根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述单片机控制运算模块具体包括与所述超声波收发模块相连的，用于驱动所述超声波发射驱动电路的发射驱动单元；用于接收经过所述超声波接收电路转换后的生命时间信号的接收单元；用于实时测量环境温度，并根据环境温度调整测距参数中的温度参数的温度调节单元；用于采集所述超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间结合所述测距参数中的温度参数计算超声波收发模块与被测障碍物之间距离的距离计算单元。7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述温度调节单元采用DS18b20数字温度传感器。专利摘要本实用新型公开了一种超声波测距系统，技术方案包括用于向被测障碍物发射超声波，接收从被测障碍物返回的反射波的超声波收发模块；与所述超声波收发模块相连，用于控制所述超声波收发模块收发超声波，采集超声波从发射到接收所经历的时间，并根据所述时间和配置好的温度参数计算出超声波收发模块与被测障碍物之间距离的单片机控制运算模块。采用本实用新型所述技术方案能够及时掌握停车场的空余车位分布情况，合理分配停车资源的利用，从而缓解一定的交通压力。文档编号G01S15/08GK201314953SQ20082012282公开日2009年9月23日申请日期2008年9月27日优先权日2008年9月27日发明者吴建军,张爱军,徐兴建,伟曹申请人:北京竞业达数字系统科技有限公司