专利名称：基于蓝牙的无线超声波探测仪及数据采集系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种基于蓝牙的无线超声波探测仪及数据采集系统，可以实 用于停车场的车位探测和数据的采集管理，属于系统集成和应用电子领域。
背景技术：
当前超声波探测仪主要有两种第一种是没有数据采集，而只是用指 示灯或其他指示物体来显示是否探测到物体。第二种是有数据采集，主要
是基于传统的RS485的有线的数据传输，这样相对第一种更加方便工作人 员通过PC机来系统地进行管理。
但是对于探测仪数据量比较多的工业场合，特别是工作场合复杂，不 适合人为接近的工业场所，工作人员不可能通过人为的观察指示物体来判 断是否探测到物体，因此通过PC机来进行系统地管理成为必需。然而对于 探测仪需求量较多的场合，例如停车场，由于每个车位布置一个探测仪， 如果采用有线的通讯方式来向PC机传输车位的状态信息，布线困难将成为 一个非常难解决的问题。
随着科技的进步，蓝牙无线传输的稳定性和有效性得到很好的巩固， 其价格也已经大幅度下降，完全可以投入工业大批量使用。结合蓝牙研制 一种具有无线传输功能的超声波探测仪具有非常重要的意义。 发明的内容
本发明目的在于提供一种基于蓝牙的无线超声波探测系统，以实现超 声波探测和数据的无线传输取代有线传输目的。这样不仅能节省昂贵的传 输电缆线和复杂的施工的开支，最重要的是解决了布线难的难题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本系统包括布置在 各个探测点的超声波探测仪、计算机以及与计算机相连接的主模式蓝牙通 讯模块；所述的超声波探测仪包括主控制器模块及与主控制器模块相连的 超声波发射模块、超声波接收及参数调节模块、地址编码模块、状态显示 模块和从模式蓝牙通讯模块。本系统的工作过程主控制器模块通过自己内部的定时器控制超声波发 射模块发射40KHZ的超声波，当超声波遇到被测物体，返回并被超声波接 收及参数调节模块所接收并触发主控制器模块的中断服务子程序来对数据 进行处理并且控制状态显示模块显示探测状态，主控制器模块将处理好的 数据存放在主控制器模块的内存中，并且该数据是随着探测的状态实时的 更新，如果此时PC机通过主模式蓝牙通讯模块发送命令到从模式蓝牙模 块，并传送给主控制器并被相应地址的主控制器模块识别，主控制器模块 则将存放在内存中的数据打包成一定格式的数据串，并通过从模式蓝牙通 讯模块发送出去，由主模式蓝牙通讯模块接收并传送给PC机，由于数据串
中存放了主控制器模块的地址，所以PC机上就能通过解码数据串来识别各
个探测点的状态。并且很方便的在此基础上进行相应的监控界面的开发。 本发明中的探测系统布线简单，有效的节省了昂贵的传输电缆线和复 杂施工中的开支。
图1超声波发射模块电路原理图
图2超声波接收及参数调节模块电路原理图
图3状态显示模块电路原理图
图4地址编码模块电路原理图
图5主控制器模块电路原理图
图6从模式蓝牙通讯模块电路原理图
图7系统整体工作简图
具体实施例方式
下面结合图1 图7对本发明作进一步说明
如图7所示，本实施例包括布置在各个探测点的超声波探测仪、计算
机以及与计算机相连接的主模式蓝牙通讯模块。超声波探测仪包括主控制 器模块及与主控制器模块相连的超声波发射模块、超声波接收及参数调节 模块、地址编码模块、状态显示模块和从模式蓝牙通讯模块。在每个要探 测的点布置一个超声波探测仪。本实施例通过地址设置模块实现点对点的通讯。参数的调解能使用户 方便的根据自己的实际情况实现功能。通过超声波的发射和接收将探测的 信息传给主控制器模块，主控制器模块再进行数据的处理和组织，当主控 制器模块接收到要求回数的命令之后，将组织好的特定格式的数据通过蓝 牙发送出去，因为组织好的数据中包含地址成分，这样就能准确知道每一 个点的超声波探测仪的状态信息，来实现整个系统的多个探测点的数据采 集的管理。下面结合附图对本实施例的各个模块进行详细说明。
本系统的核心控制块是主控制器模块(如附图5示)，用于控制电路的
单片机釆用AT89S52，与MCS-51单片机产品兼容、服字节在系统可编程 Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作0Hz 33Hz 、三级加密 程序存储器、32个可编程I/0口线、三个16位定时器/计数器八个中 断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可 唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。
超声波发射模块如附l所示，采用LM386作为信号的放大器，它 的引脚3和主控制器模块的pl. 0相连。主控制器模块如附5所示，通 过内部定时器控制它的引脚pl. 0输出频率为40Khz的5V信号，通过LM386 放大并经过超声波发射传感器发射出去。LM386的工作电压采用和主控制器 模块一样的电源和地。
超声波此时遇到被测物体经过反射回到超声波接收以及参数调节模块 (如附图2所示)，该模块采用红外芯片cx20106a来接收超声波信号，采 用红外芯片的优点是它的接收范围在38Khz 42Khz之间，这样就提高了接 收的灵敏度，相应降低了干扰。红外芯片接收到超声波信号通过引脚7传 送给LM358的引脚3，并和引脚2输入的参考电压比较，如果输入的电压高 于参考电压，则LM358通过引脚1将5V信号传输给主控制器模块的中断引 脚并触发中断，此时主控制器模块则将探测状态处理成特定的数据存放在 内存中，以待取走。图中的滑动变阻器起到调节参考电压的作用，这样就 进一步调节了超声波探测的最远距离，这里称之为探测灵敏度调节器。图 中加了一个3位的拨码开关，用来作测量档次的调节。本系统已经通过软件将该探测距离分成5档，分档次1 5别是l米、1.5米、2米、2.5米
和最远距离探测(现为3米)，其中最远距离示通过上述的探测灵敏度调节 器来调节，默认情况下为3米。上述测量距离分5档也示在最远距离默认 情况下进行划分的。3位拨码开关拨码组合000对应档次5， OOl对应档次 1， 010对应档次2， 011对应档次3， 100对应档次4。其中档次5也就是 最远距离探测时，用户也可通过调节滑动变阻器来调节测量距离，测量范 围为0 3米。
接收到超声波信号后，主控制器模块需要控制状态显示模块(如附图3) 进行探测状态的实时显示，便于识别和观察。
从模式蓝牙通讯模块的原理图如图6所示，蓝牙芯片采用CSR公司的 AUDIO-FLASH蓝牙芯片，外围器件采用工业级标准，主要接口有USB 口、 串行口、 AUDIO模拟语音接口、 SPI编程口、 AIO模拟量接口、以及数字 PIO接口。这里釆用蓝牙芯片和主控制器模块的串行口直连方式。PI05被 用来指示蓝牙的工作状态，当蓝牙上电后，指示灯慢慢闪烁，如果PC机通 过主模式蓝牙通讯模块建链成功，并成功打开蓝牙虚拟串口服务，则指示 灯快速闪烁，这时提示用户建链成功，可以进行数据的传输了。蓝牙芯片 通过SPI 口编程使蓝牙实现自动建链，串口波特率设置等功能。
地址编码模块使得每个主控制器模块都有自己的唯一地址，适于主机 的识别和管理。
这里有两点需要注意
1. 整个系统控制板可以采用用户自己喜好的模型进行封装，但是蓝 牙的天线部分需要外置并且其lcm范围空间没有电路干扰。
2. 蓝牙芯片的工作电压是3.3V，而不是5V，主控制器模块的芯片采 用5V工作电压。如果要让蓝牙正常工作，需将蓝牙的电源和地共 用主控制器模块的电源和地。所以这里需要用到3. 3v稳压芯片来 进行5v到3。 3v的转换，从而成功为蓝牙芯片供电，蓝牙芯片的 地也必须和主控制器模块的地相通，这样才能保证数据的传输成 功。注意了以上所述的几点就可以进行通讯的设置和调试，首先用带有主 模式蓝牙通讯模块的pc搜索所有布置好的探测仪，搜索到以后通过先前程 序写好的指令和对应的设置好的地址，从pc机发送指令到指定地址的探测 仪，此时探测仪的从模式蓝牙通讯模块将接收到的指令传送给主控制器模 块进行处理，主控制器模块收到指令以后立刻将探测的状态实时返回给pc， 这样就完成了数据的采集。
权利要求
1、基于蓝牙的无线超声波探测仪及数据采集系统，其特征在于包括布置在各个探测点的超声波探测仪、计算机以及与计算机相连接的主模式蓝牙通讯模块；所述的超声波探测仪包括主控制器模块及与主控制器模块相连的超声波发射模块、超声波接收及参数调节模块、地址编码模块、状态显示模块和从模式蓝牙通讯模块。
全文摘要
本发明是一种基于蓝牙的无线超声波探测仪及数据采集系统，可以实用于停车场的车位探测和数据的采集管理，属于系统集成和应用电子领域。本系统包括布置在各个探测点的超声波探测仪、计算机以及与计算机相连接的主模式蓝牙通讯模块；所述的超声波探测仪包括主控制器模块及与主控制器模块相连的超声波发射模块、超声波接收及参数调节模块、地址编码模块、状态显示模块和从模式蓝牙通讯模块。本发明中的探测系统布线简单，有效的节省了昂贵的传输电缆线和复杂施工中的开支。
文档编号G08G1/04GK101419753SQ20081023923
公开日2009年4月29日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年12月5日
发明者嘉 刘, 昊 刘, 刘志峰, 倬 张, 洁 张, 张爱平, 杨文通, 哲 王, 王建华, 蒋金峰 申请人:北京工业大学