专利名称：超声波近感探测模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波近感探测模块。
背景技术：
现有弹载距离探测模块有无线电、光、声、磁、电容等多种方式，作为弹载模块，必须要满足体积小，且能完成3 5m近距离的测量，成本低。上述多种方式中，无线电方式实现的弹载模块体积太大，无法满足某些情况下的安装要求；光的测量距离较远且成本较高；磁只适用于某些金属物体的探测；电容的精度高，但是探测距离太近。可见，以上方式均难以满足低成本的近距离探测需求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种体积小、成本低、高精度、能够实现近距离探测的超声波近感探测模块。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:一种超声波近感探测模块，包括主控电路，其信号输入端与声波接收电路的输出端相连，其信号输出端分别与声波产生电路、执行电路的输入端相连。所述的主控电路采用C8051F330单片机，其第1、20引脚与声波产生电路的输入端相连，其第17引脚与执行电路的输入端相连，其第12、11、10、13引脚与声波接收电路的输出端相连。
所述的声波产生电路包括MOS管Ql，其栅极与C8051F330单片机的第20引脚相连，其源极接地，其漏极与电阻R5的一端相连，电阻R5与电阻R3串联，电阻R3的另一端与三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的发射极与变压器Tl的初级线圈相连，变压器Tl的次级线圈通过电容C8与超声波换能器相连，三极管Q2的基极通过电阻R4与C8051F330单片机的第I引脚相连。所述的执行电路包括三极管Q3，其基极通过电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与C8051F330单片机的的17引脚相连，三极管Q3的发射极接3.3V直流电，三极管Q3的集电极与电阻R20的一端相连，电阻R20的另一端与晶闸管Q4的控制极相连，晶闸管Q4的阴极接地，晶闸管Q4的阳极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与二极管D9的阴极相连，电阻R8的另一端与储能电容C16的一端，储能电容C16的另一端作为输出端，电阻Rll的一端接地，电阻RH的另一端作为输出端。所述的声波接收电路包括TL852芯片，其第12、13、14、15引脚分别与C8051F330单片机的第12、11、10、13引脚相连，其第I引脚与电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端与TL852芯片的第2引脚相连，TL852芯片的第2引脚与变压器Tl的初级线圈相连。由上述技术方案可知，本实用新型通过主控电路完成超声波信号的频率调制，在接收到超声波回波信号后进行滤波、信号识别、距离解算，然后由执行电路执行相应的动作，完成相应工作要求。本实用新型的探测距离达到3 5m，精度为Icm ;采用超声波接收芯片，比分立元件的电路要可靠，成本较低。
图1为本实用新型的电路框图；图2、3、4、5为本实用新型中声波产生电路、声波接收电路、主控电路和执行电路的电路原理图；图6为本实用新型中主控电路的工作流程图。
具体实施方式
—种超声波近感探测模块,包括主控电路3,其信号输入端与声波接收电路2的输出端相连，其信号输出端分别与声波产生电路1、执行电路4的输入端相连。所述的主控电路3采用C8051F330单片机，其第1、20引脚与声波产生电路I的输入端相连，其第17引脚与执行电路4的输入端相连，其第12、11 、10、13引脚与声波接收电路2的输出端相连。如图1、4所示。C8051F330单片机通过烧入程序，上电后自行完成各种工作，如频率监测、生成一定频率方波、增益调整、距离计算等，具体工作流程见图6。如图2所示，所述的声波产生电路I包括MOS管Q1，其栅极与C8051F330单片机的第20引脚相连，其源极接地，其漏极与电阻R5的一端相连，电阻R5与电阻R3串联，电阻R3的另一端与三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的发射极与变压器Tl的初级线圈相连，变压器Tl的次级线圈通过电容CS与超声波换能器相连，三极管Q2的基极通过电阻R4与C8051F330单片机的第I引脚相连。C8051F330单片机产生40KHZ的方波信号通过send_ctrl，也就是MOS管Ql的栅极输入，C8051F330单片机控制MOS管Ql以40KHZ的频率来开关，在变压器Tl的原边产生一个5V、40KHZ的交流信号，变压器Tl的原边和副边的匝数比为1:10，因此在副边产生一个70V、40KHz的交流信号，该交流信号经过超声波换能器，将电信号转换为机械振动，发出40KHz的超声波信号。如图5所示，所述的执行电路4包括三极管Q3，其基极通过电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与C8051F330单片机的的17引脚相连，三极管Q3的发射极接3.3V直流电，三极管Q3的集电极与电阻R20的一端相连，电阻R20的另一端与晶闸管Q4的控制极相连，晶闸管Q4的阴极接地，晶闸管Q4的阳极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与二极管D9的阴极相连，电阻R8的另一端与储能电容C16的一端，储能电容C16的另一端作为输出端，电阻Rll的一端接地，电阻Rll的另一端作为输出端。当本模块接收到回波信号，并且经过计算距离后，C8051F330单片机启动执行电路4，C8051F330单片机的第17引脚控制三极管Q3作为开关信号，同时，晶闸管Q4的特性是一旦打开且有正向的压降，不管G极是高电平还是低电平，晶闸管Q4都不会关闭，这就保证了一旦有触发信号，储能电容C16就能通过晶闸管Q4形成稳定的放电回路，启动HGPl和HGP2。如图3所示，所述的声波接收电路2包括TL852芯片，其第12、13、14、15引脚分别与C8051F330单片机的第12、11、10、13引脚相连，其第I引脚与电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端与TL852芯片的第2引脚相连，TL852芯片的第2引脚与变压器Tl的初级线圈相连。TL852芯片为超声波接收芯片，超声波换能器接收到的超声波信号由变压器Tl的副边即Re输入TL852芯片，TL852芯片的GCA、GCB、GCC、G⑶为软件调整接收增益，由主控电路3产生，通过计算超声波发射信号和超声波回波信号之间的时间差就计算出本模块与被测量物体之间的距离。如图6所示，C8051F330单片机产生一定频率的开关信号，通过变压器Tl产生到100V以上的超声波信号，驱动超声波换能器；超声波发出后碰到物体反射，通过Re接收后输入到TL852芯片，软件设置TL852芯片的GCA、GCB、GCC、G⑶来调节该芯片的接收增益，经过滤波、放大、积分变换等输出一个可识别的脉冲信号；C8051F330单片机通过计算最开始发射的开关信号和接收到的脉冲信号的时间差，得出与反射物体之间的距离，如果该距离值小于预置的值时，启动执行电路4，完成后续工作。综上所述，本实用新型通过主控电路3完成超声波信号的频率调制，在接收到超声波回波信号后进行滤波、信号识别、距离解算，然后由执行电路4执行相应的动作，完成相应工作要求。本实用新型的探测距离达到3 5m，精度为Icm ;采用超声波接收芯片，比分立元件的电路 要可靠，成本较低。
权利要求1.一种超声波近感探测模块，其特征在于:包括主控电路(3)，其信号输入端与声波接收电路(2)的输出端相连,其信号输出端分别与声波产生电路(I)、执行电路(4)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的超声波近感探测模块，其特征在于:所述的主控电路(3)采用C8051F330单片机，其第1、20引脚与声波产生电路(I)的输入端相连，其第17引脚与执行电路(4)的输入端相连，其第12、11 、10、13引脚与声波接收电路(2)的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的超声波近感探测模块，其特征在于:所述的声波产生电路(I)包括MOS管Q1，其栅极与C8051F330单片机的第20引脚相连，其源极接地，其漏极与电阻R5的一端相连，电阻R5与电阻R3串联，电阻R3的另一端与三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的发射极与变压器Tl的初级线圈相连，变压器Tl的次级线圈通过电容CS与超声波换能器相连，三极管Q2的基极通过电阻R4与C8051F330单片机的第I引脚相连。
4.根据权利要求2所述的超声波近感探测模块，其特征在于:所述的执行电路(4)包括三极管Q3，其基极通过电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与C8051F330单片机的的17引脚相连，三极管Q3的发射极接3.3V直流电，三极管Q3的集电极与电阻R20的一端相连，电阻R20的另一端与晶闸管Q4的控制极相连，晶闸管Q4的阴极接地，晶闸管Q4的阳极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与二极管D9的阴极相连，电阻R8的另一端与储能电容C16的一端，储能电容C16的另一端作为输出端，电阻Rll的一端接地，电阻Rll的另一端作为输出端。
5.根据权利要求3所述的超声波近感探测模块，其特征在于:所述的声波接收电路(2)包括TL852芯片，其第12、13、14、15引脚分别与C8051F330单片机的第12、11、10、13引脚相连，其第I引脚与电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端与TL852芯片的第2引脚相连，TL852芯片的第2引脚与变压器Tl的初级线圈相连。
专利摘要本实用新型涉及一种超声波近感探测模块，包括主控电路，其信号输入端与声波接收电路的输出端相连，其信号输出端分别与声波产生电路、执行电路的输入端相连。本实用新型通过主控电路完成超声波信号的频率调制，在接收到超声波回波信号后进行滤波、信号识别、距离解算，然后由执行电路执行相应的动作，完成相应工作要求。本实用新型的探测距离达到3～5m，精度为1cm；采用超声波接收芯片，比分立元件的电路要可靠，成本较低。
文档编号G01S15/08GK203117423SQ201320091358
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者王懋 申请人:安徽钰鑫电子科技有限公司