一种室内超声波定位仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种室内超声波定位仪，包括控制器、步进电机和超声波传感器，其中控制器的上表面中部设有步进电机，该步进电机的连接轴上固定有超声波传感器，控制器的上表面设有工作状态指示灯、复位按键和液晶显示屏，控制器的侧壁上设有功能按键、增加按键、减少按键和电源开关，控制器的内部设有控制电路。本发明利用超声波进行测距、定位，实现了无接触测量，具有指向性好、噪音小，测量精确、功耗低、成本低、体积小、方便携带与测量等优点，在建筑施工、楼宇装潢、工业现场、机器人定位等领域能够得到广泛应用。
【专利说明】
一种室内超声波定位仪
技术领域
[0001 ]本发明属于室内定位装置技术领域，具体涉及一种室内超声波定位仪。
【背景技术】
[0002]当我们在室内进行装修或者安置家具或灯具时，需要快速确定安装位置，这往往并不是一件容易的事，经常需要拿着卷尺反复测量才能准确确定位置，然而对于不适合用尺子测量的地方，测量安装工作就变得极为不便。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是提供了一种室内超声波定位仪，该定位仪可实现无接触测距，进而实现快速准确地确定位置。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种室内超声波定位仪，其特征在于包括控制器、步进电机和超声波传感器，其中控制器的上表面中部设有步进电机，该步进电机的连接轴上固定有超声波传感器，控制器的上表面设有工作状态指示灯、复位按键和液晶显示屏，控制器的侧壁上设有功能按键、增加按键、减少按键和电源开关，控制器的内部设有控制电路。
[0005]进一步优选，所述的控制电路包括电源电路、单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路、步进电机驱动电路和按键电路，电源电路中直接用220/5V电压转换器得到5V电压，Cl为470uf电解电容，C2和C3均为0.1uf无极性电容，Dl为二极管，D2为LED发光二极管，Rl为470 Ω电阻，5V电压从电池插座进入，电池插座的2引脚为正极输出口，接开关电源插座一极和开关的3引脚，电源插座的I引脚为负极输出口，接开关电源插座的另一极，电解电容Cl、二极管Dl、无极性电容C2和无极性电容C3并联，电解电容Cl的正极和二极管Dl的阴极分别接开关的4引脚，电解电容Cl的负极和二极管Dl的阳极分别接电池插座的I引脚，无极性电容C3的电流输入口为+5V电源的输出口，电流输出口接地，电阻Rl和发光二极管D2串联后并联于无极性电容C3的两端，发光二极管D2的阴极接地，发光二极管D2用于指示是否有电压输出，二极管Dl用于保护单片机最小系统，电源输出按键J6、J11和J12的I引脚分别与电源VCC相连，电源输出按键J6、J11和J12的2引脚分别接地，用于向各模块提供+5V电压;单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路中单片机为AT89C52单片机，R2为470Ω电阻，R3为1K电阻，R5为温度芯片上拉电阻，ClO为22uf电解电容，C12、C13均为22pf无极性电容，D3为LED发光二极管，J5为AT89C52单片机的下载口，J7为超声波传感器引脚插座，J9为温度芯片插座，J12为液晶数据端口，J18为液晶控制端口，Y2为12MHz的晶振，无极性电容Cl和无极性电容C2与晶振Y2构成了单片机最小系统的晶振电路，晶振的两端分别与单片机AT89C52的18引脚和19引脚相接，无极性电容Cl和无极性电容C2的一极与晶振Y2相接，无极性电容Cl和无极性电容C2的另一极接地，电解电容Cl O和电阻R3构成单片机最小系统的复位电路，电解电容ClO的正极接电源VCC，电解电容ClO的负极经电阻R3接地，单片机AT89C52的9引脚接电解电容Cl O的负极，超声波传感器引脚插座J7的4引脚接单片机AT89C52的I引脚，超声波传感器引脚插座J7的I引脚接地，超声波传感器引脚插座J7的5引脚接电源VCC，温度芯片插座J9的2引脚接单片机AT89C52的2引脚，并经温度芯片上拉电阻R5接电源VCC温度芯片插座J9的3引脚接地，上拉电阻的I，2，3，4，5，6，7和8引脚分别与单片机AT89C52的32，33，34，35，36，37和38引脚相连，上拉电阻的9引脚接电源VCC，电源VCC通过上拉电阻为单片机AT89C52供电，液晶数据端口 J12的I，2，3，4，5，6，7和8引脚分别与单片机AT89C52的32，33，34，35，36，37和38引脚相连，液晶控制端口 J18的1，2，3，4和5引脚分别与单片机AT89C52的21，22，23，24和25引脚相连，发光二极管D3阳极接电源VCC，阴极经电阻R2与单片机AT89C52的28引脚相接，超声波传感器引脚插座J7外接超声波传感器模块URF04，单片机AT89C52的I引脚作为控制URF04的启动管脚，单片机AT89C52的卩1.0连接1]1^04模块的启动发射管脚1^即，温度芯片插座几外接0518820，0518820输出的信号为数字信号，与单片机AT89C52的2引脚相连，采用SMG12864A点阵液晶作为显示器，其中J12为液晶数据端口，J18为液晶控制端口，SMG12864A有8位数据总线D0-D7，五个控制端口分别为1?，1?/1么031<32，工作电压4.8-5.2￥;步进电机驱动电路中1?6，1?7，1?8和1?9均为470Ω电阻，R10，R11，R12和R13均为1K电阻，Jl为ULN2003的输出口，J2为步进电机的驱动芯片ULN2003J10为开关，J15为电机驱动电源，J16为7404六项反相器，J17为P521光耦隔离芯片，1]1^2003的输出口11的1，2，3和4引脚分别与步进电机的驱动芯片1]1^200312的16，15，14和13引脚相连，步进电机的驱动芯片ULN2003 J2的9端口接电源VCC，步进电机的驱动芯片ULN2003 12的1，2，3和4引脚分别接?521光耦隔离芯片】17的15，13，11和9引脚相连，步进电机的驱动芯片ULN2003 J2的8引脚与电机驱动电源J15的I引脚相连，电机驱动电源J15的2引脚与开关JlO的3引脚相连，开关JlO的4引脚接电源VCC，电机驱动电源J15的I引脚通过电阻1?10，1?11，1?12和1?13分别与光耦隔离芯片？521的15，13，11和9引脚相连，光耦隔离芯片P521的10，12，14和16引脚外接电源￥0:，光耦隔离芯片?521的2，4，6和8引脚接地，光耦隔离芯片P521的1，3，5和7引脚通过电阻R6，R7，R8和R9分别与7404六项反相器J16的2，4，6和8引脚相连，7404六项反相器J16的1，3，5、9和10引脚分别与单片机AT89C52的8，7，6，5和12引脚相连，7404六项反相器J16的11引脚与超声波传感器引脚插座J7的3引脚相接，7404六项反相器J16的14引脚接电源VCC，7404六项反相器J16的7引脚接地，ULN2003 J2是一个7路达林顿管，COM端接驱动电源的负极;按键电路中S2，S3和S4为按键，按键S2，S3和S4的一端接地，按键S2，S3和S4的另一端分别与单片机AT89C52的13，26和27引脚相连。
[0006]本发明利用超声波进行测距、定位，实现了无接触测量，具有指向性好、噪音小，测量精确、功耗低、成本低、体积小、方便携带与测量等优点，在建筑施工、楼宇装潢、工业现场、机器人定位等领域能够得到广泛应用。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中电源电路的线路连接图；
图3是本发明中单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路的线路连接图；
图4是本发明中步进电机驱动电路的线路连接图；
图5是本发明中按键电路的线路连接图。
[0008]图中:1、超声波传感器，2、步进电机，3、连接轴，4、控制器，5、液晶显示屏，6、电源开关，7、工作状态指示灯，8、复位按键，9、功能按键，1、增加按键，11、减少按键。
【具体实施方式】
[0009]结合附图详细描述本发明的具体内容。一种室内超声波定位仪，超声波传感器I和步进电机2通过连接轴3相连后置于控制器4上方水平面，并均和控制器4内部控制电路电连接，超声波传感器I利用发射和接收超声波的时间差，将距离信息变成电信号，输入给控制器4;步进电机2依据接收到的控制器4发出脉冲信号的数量，转过一定的角度，实现测量方向的改变;液晶显示屏5设置于控制器4的右侧平面，用于显示测量值、设定值和测量模式，液晶显示屏5使用SMG12864A点阵液晶，SMG12864A点阵液晶是由128列64行的点组成，可以显示汉字和自己定义的字符;设置一个独立的电源开关6用于整个装置的通断电；由于干扰等因素，单片机在运行的时候执行程序可能会跑飞，造成控制器4工作不稳定，这时就要重新上电复位，在控制器4的左侧水平面上设置一个工作状态指示灯7和一个复位按键8，并均和控制器4电连接；当控制器4正常工作时，工作状态指示灯7的亮度会从强到弱循环变化，当控制器4出现死机或者不正常工作状态时，工作状态指示灯7会长时间保持亮度不变的状态，此时按一下复位按键8，即可将控制器4复位，使其恢复到正常工作状态;在控制器4的左侧垂直面上，分别设置功能按键9、增加按键10和减少按键11，这三个独立的按钮均和控制器4内部控制电路电连接，用于向控制器4输入数据和选择测距模式，并通过液晶显示屏5显示出来；当功能按键9第一次按下，输入数据的最高位开始闪烁，此时如果增加按键10按下，输入数据的当前位加I，若减少按键11按下，输入数据的当前位减I，每按一次功能按键9，数据位都会向低位移动一次，在设置数据的时候，数据都会闪烁用以提示用户，数据闪烁的时候，增加按键10和减少按键11输入有效，输入数据的每一位可以设置0-9的任意数字，当输入数据的当前位大于O时，减少按键11按下有效，等于O时减少按键11输入无效，当前数据位等于9时，按下增加按键10当前位会从9变为O，设置输入数据结束后，按一次功能键9，开始选择测距模式，在单方向测距模式和多方向测距模式间进行选择，在选择测距模式的状态下，增加按键10按下即可选择多方向测距模式，液晶屏显示屏5上显示“多”，减少按键11按下即可选择单方向测距模式，液晶显示屏5上显示“单”。
[0010]本发明所述的控制电路包括电源电路、单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路、步进电机驱动电路和按键电路，电源电路中直接用220/5V电压转换器得到5V电压，Cl为470uf电解电容，C2和C3均为0.1虹无极性电容，01为二极管，02为LED发光二极管，Rl为470 Ω电阻，5V电压从电池插座进入，电池插座的2引脚为正极输出口，接开关电源插座一极和开关的3引脚，电源插座的I引脚为负极输出口，接开关电源插座的另一极，电解电容Cl、二极管Dl、无极性电容C2和无极性电容C3并联，电解电容Cl的正极和二极管Dl的阴极分别接开关的4引脚，电解电容Cl的负极和二极管Dl的阳极分别接电池插座的I引脚，无极性电容C3的电流输入口为+5V电源的输出口，电流输出口接地，电阻RI和发光二极管D2串联后并联于无极性电容C3的两端，发光二极管D2的阴极接地，发光二极管D2用于指示是否有电压输出，二极管Dl用于保护单片机最小系统，电源输出按键J6、J11和J12的I引脚分别与电源VCC相连，电源输出按键J6、J11和J12的2引脚分别接地，用于向各模块提供+5V电压;单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路中单片机为AT89C52单片机，R2为470 Ω电阻，R3为1K电阻，R5为温度芯片上拉电阻，ClO为22uf电解电容，C12、C13均为22pf无极性电容，D3为LED发光二极管，J5为AT89C52单片机的下载口，J7为超声波传感器引脚插座，J9为温度芯片插座，Jl 2为液晶数据端口，J18为液晶控制端口，Y2为12MHz的晶振，无极性电容Cl和无极性电容C2与晶振Y2构成了单片机最小系统的晶振电路，晶振的两端分别与单片机AT89C52的18引脚和19引脚相接，无极性电容Cl和无极性电容C2的一极与晶振Y2相接，无极性电容Cl和无极性电容C2的另一极接地，电解电容ClO和电阻R3构成单片机最小系统的复位电路，电解电容ClO的正极接电源VCC，电解电容ClO的负极经电阻R3接地，单片机AT89C52的9引脚接电解电容ClO的负极，超声波传感器引脚插座J7的4引脚接单片机AT89C52的I引脚，超声波传感器引脚插座J7的I引脚接地，超声波传感器引脚插座J7的5引脚接电源VCC，温度芯片插座J9的2引脚接单片机AT89C52的2引脚，并经温度芯片上拉电阻R5接电源VCC温度芯片插座J9的3引脚接地，上拉电阻的1，2，3，4，5，6，7和8引脚分别与单片机AT89C52的32，33，34，35，36，37和38引脚相连，上拉电阻的9引脚接电源VCC，电源VCC通过上拉电阻为单片机AT89C52供电，液晶数据端口】12的1，2，3，4，5，6，7和8引脚分别与单片机AT89C52的32，33，34，35，36，37和38引脚相连，液晶控制端口 J18的1，2，3，4和5引脚分别与单片机AT89C52的21，22，23，24和25引脚相连，发光二极管D3阳极接电源VCC，阴极经电阻R2与单片机AT89C52的28引脚相接，超声波传感器引脚插座J7外接超声波传感器模块URF04，单片机AT89C52的I引脚作为控制URF04的启动管脚，单片机AT89C52的卩1.0连接1]1^04模块的启动发射管脚1^即，温度芯片插座几外接0518820，0518820输出的信号为数字信号，与单片机AT89C52的2引脚相连，采用SMG12864A点阵液晶作为显示器，其中J12为液晶数据端口，J18为液晶控制端口，SMG12864A有8位数据总线D0-D7，五个控制端口分别为1?，1?/1么031<32，工作电压4.8-5.2￥;步进电机驱动电路中1?6，1?7，1?8和1?9均为470Ω电阻，R10，R11，R12和R13均为1K电阻，Jl为ULN2003的输出口，J2为步进电机的驱动芯片ULN2003J10为开关，J15为电机驱动电源，J16为7404六项反相器，J17为P521光耦隔离芯片，1]1^2003的输出口11的1，2，3和4引脚分别与步进电机的驱动芯片1]1^200312的16，15，14和13引脚相连，步进电机的驱动芯片ULN2003 J2的9端口接电源VCC，步进电机的驱动芯片ULN2003 12的1，2，3和4引脚分别接?521光耦隔离芯片】17的15，13，11和9引脚相连，步进电机的驱动芯片ULN2003 J2的8引脚与电机驱动电源J15的I引脚相连，电机驱动电源J15的2引脚与开关JlO的3引脚相连，开关JlO的4引脚接电源VCC，电机驱动电源J15的I引脚通过电阻1?10，1?11，1?12和1?13分别与光耦隔离芯片？521的15，13，11和9引脚相连，光耦隔离芯片P521的10，12，14和16引脚外接电源￥0:，光耦隔离芯片?521的2，4，6和8引脚接地，光耦隔离芯片P521的1，3，5和7引脚通过电阻R6，R7，R8和R9分别与7404六项反相器J16的2，4，6和8引脚相连，7404六项反相器J16的1，3，5、9和10引脚分别与单片机AT89C52的8，7，6，5和12引脚相连，7404六项反相器J16的11引脚与超声波传感器引脚插座J7的3引脚相接，7404六项反相器J16的14引脚接电源VCC，7404六项反相器J16的7引脚接地，ULN2003 J2是一个7路达林顿管，COM端接驱动电源的负极;按键电路中S2，S3和S4为按键，按键S2，S3和S4的一端接地，按键S2，S3和S4的另一端分别与单片机AT89C52的13，26和27引脚相连。以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
【主权项】
1.一种室内超声波定位仪，其特征在于包括控制器、步进电机和超声波传感器，其中控制器的上表面中部设有步进电机，该步进电机的连接轴上固定有超声波传感器，控制器的上表面设有工作状态指示灯、复位按键和液晶显示屏，控制器的侧壁上设有功能按键、增加按键、减少按键和电源开关，控制器的内部设有控制电路。2.根据权利要求1所述的室内超声波定位仪，其特征在于:所述的控制电路包括电源电路、单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路、步进电机驱动电路和按键电路，电源电路中直接用220/5V电压转换器得到5V电压，Cl为470uf电解电容，C2和C3均为0.1uf无极性电容，Dl为二极管，D2为LED发光二极管，Rl为470 Ω电阻，5V电压从电池插座进入，电池插座的2引脚为正极输出口，接开关电源插座一极和开关的3引脚，电源插座的I引脚为负极输出口，接开关电源插座的另一极，电解电容Cl、二极管D1、无极性电容C2和无极性电容C3并联，电解电容Cl的正极和二极管Dl的阴极分别接开关的4引脚，电解电容Cl的负极和二极管Dl的阳极分别接电池插座的I引脚，无极性电容C3的电流输入口为+5V电源的输出口，电流输出口接地，电阻Rl和发光二极管D2串联后并联于无极性电容C3的两端，发光二极管D2的阴极接地，发光二极管D2用于指示是否有电压输出，二极管Dl用于保护单片机最小系统，电源输出按键J6、Jl I和Jl2的I引脚分别与电源VCC相连，电源输出按键J6、Jl I和J12的2引脚分别接地，用于向各模块提供+5V电压;单片机最小系统及超声波传感器、温度传感器及液晶显示组合电路中单片机为AT89C52单片机，R2为470 Ω电阻，R3为1K电阻，R5为温度芯片上拉电阻，ClO为22uf电解电容，C12、C13均为22pf无极性电容，D3为LED发光二极管，J5为AT89C52单片机的下载口，J7为超声波传感器引脚插座，J9为温度芯片插座，J12为液晶数据端口，J18为液晶控制端口，Y2为12MHz的晶振，无极性电容CI和无极性电容C 2与晶振Y 2构成了单片机最小系统的晶振电路，晶振的两端分别与单片机A T 8 9 C 5 2的18引脚和19引脚相接，无极性电容Cl和无极性电容C2的一极与晶振Y2相接，无极性电容Cl和无极性电容C2的另一极接地，电解电容ClO和电阻R3构成单片机最小系统的复位电路，电解电容ClO的正极接电源VCC，电解电容ClO的负极经电阻R3接地，单片机AT89C52的9引脚接电解电容ClO的负极，超声波传感器引脚插座J7的4引脚接单片机AT89C52的I引脚，超声波传感器引脚插座J7的I引脚接地，超声波传感器引脚插座J7的5引脚接电源VCC，温度芯片插座J9的2引脚接单片机AT89C52的2引脚，并经温度芯片上拉电阻R5接电源VCC温度芯片插座J9的.3引脚接地，上拉电阻的1，2，3，4，5，6，7和8引脚分别与单片机AT89C52的32，33，34，35，36，.37和38引脚相连，上拉电阻的9引脚接电源VCC，电源VCC通过上拉电阻为单片机AT89C52供电，液晶数据端PJ12的1，2，3，4，5，6，7和8引脚分别与单片机AT89C52的32，33，34，35，36，.37和38引脚相连，液晶控制端口 J18的1，2，3，4和5引脚分别与单片机AT89C52的21，22，23，.24和25引脚相连，发光二极管D3阳极接电源VCC，阴极经电阻R2与单片机AT89C52的28引脚相接，超声波传感器引脚插座J7外接超声波传感器模块URF04，单片机AT89C52的I引脚作为控制URF04的启动管脚，单片机AT89C52的Pl.0连接URF04模块的启动发射管脚Tring，温度芯片插座J9外接DS18B20，DS18B20输出的信号为数字信号，与单片机AT89C52的2引脚相连，采用S M G12 8 6 4A点阵液晶作为显示器，其中J12为液晶数据端口，J18为液晶控制端口，SMG12864A有8位数据总线D0-D7，五个控制端口分别为RS，R/W，E，CSl，CS2，工作电压4.8-.5.2￥;步进电机驱动电路中1?6，1?7，1?8和1?9均为47(^电阻，1?10，1?11，1?12和1?13均为101(电阻，Jl为ULN2003的输出口，J2为步进电机的驱动芯片ULN2003，J10为开关，J15为电机驱动电源，J16为7404六项反相器，J17为P521光耦隔离芯片，ULN2003的输出口 Jl的1，2，3和4引脚分别与步进电机的驱动芯片ULN2003J2的16，15，14和13引脚相连，步进电机的驱动芯片ULN2003 J2的9端口接电源VCC，步进电机的驱动芯片ULN2003 J2的I，2，3和4引脚分别接P521光耦隔离芯片J17的15，13，11和9引脚相连，步进电机的驱动芯片1]1^2003 J2的8引脚与电机驱动电源J15的I引脚相连，电机驱动电源J15的2引脚与开关JlO的3引脚相连，开关】10的4引脚接电源￥0:，电机驱动电源115的1引脚通过电阻1?10，1?11，1?12和1?13分别与光耦隔离芯片P521的15，13，11和9引脚相连，光耦隔离芯片P521的10，12，14和16引脚外接电源VCC，光耦隔离芯片P521的2，4，6和8引脚接地，光耦隔离芯片P521的1，3，5和7引脚通过电阻R6，R7，R8和R9分别与7404六项反相器J16的2，4，6和8引脚相连，7404六项反相器J16的I，3，.5、9和10引脚分别与单片机AT89C52的8，7，6，5和12引脚相连，7404六项反相器J16的11引脚与超声波传感器引脚插座J7的3引脚相接，7404六项反相器J16的14引脚接电源VCC，7404六项反相器J16的7弓I脚接地，ULN2003 J2是一个7路达林顿管，COM端接驱动电源的负极;按键电路中S2，S3和S4为按键，按键S2，S3和S4的一端接地，按键S2，S3和S4的另一端分别与单片机AT89C52的13，26和27引脚相连。
【文档编号】G01S15/06GK105891834SQ201610189872
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】杨新伟, 潘沛沛, 张亚东, 程晨升, 焦海龙, 庄中迪
【申请人】河南师范大学