专利名称：便携式超声波探鱼仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种便携式超声波探鱼仪，尤其是用于垂钓的便携式超声波探鱼仪。
背景技术：
对于众多的钓鱼爱好者来说，垂钓地点的选择、垂钓点的鱼情的情况主要凭经验的判断，这往往有一定的盲目性，确定垂钓地点后垂钓区是否有鱼，何时有鱼咬钩也一概不知，只能是守杆待鱼
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种便携式超声波探鱼仪，它能够通过鱼群对超声波的反射及其回声信号的特点来判断垂钓区是否有鱼。
实现本实用新型目的的技术方案是一种便携式超声波探鱼仪，其特征是具有单片机电路4、产生高压脉冲信号的可控硅发射电路2、超声波传感器接收放大电路3、将回波信号整定成方波信号并输入给单片机IC4中断输入端的整形电路7、显示器5、声响或光提示器件和电源电路8。
而且，单片机IC4的P1.0～P1.7端与显示器5相连接，其INT1端经电阻R3和三极管Q1的基极和发射极再接声响或光提示器件，其P3.7端经电阻R2接三极管Q2的基极，其INT0端接触发器IC3的Q端，单片机IC4的XTA1.2、XAT1.1之间串联着晶振Y1，晶振Y1的两端分别经电容C2、C3后接地，其RST端经电容C1接电源VCC并同时经电阻R1接地，三极管Q2的集电极和发射极分别接单片机IC4的电源端VCC和可控硅CRT的触发端，发射电路2的电容C5与变压器T的原边串联后与可控硅CRT相并联再与电阻R4串联在电源VCC与地线之间，变压器T的付边与超声波传感器1相并联后与电阻R5相串联再与二极管D3、D2相并联且经电容C6接放大电路3的输入端，放大电路3包括放大器A、二极管D1、电阻R6和电容C10，整形电路7包括触发器IC3、电阻R7、R8和电容C4，电源电路7包括稳压器IC1、电容C7、C8、C9。
而且，超声波传感器安装在浮筒内并用导线与探鱼仪相连接。
而且，声响或光提示器件分别是蜂鸣器和发光二极管，显示器5为液晶显示器。
本实用新型利用超声波回声探测原理，超声波传感器在脉冲激励信号的作用下发射一束脉冲超声波，设其波束角为θ，当鱼群进入超声波的辐照区时(如图1)会产生回波信号，再由超声传感器接收，由于河床是固定的其反射信号相对是固定不动的，而鱼是游动的，所以其反射信号位置和幅度是变化的，由此通过与河床回波信号的对比分析可确定是否有鱼进入测区，进而给出相应的提示或报警信号。以帮助垂钓者寻找最佳钓点和监测钓区的鱼情，变被动钓鱼为主动钓鱼，从而提高垂钓的效率和垂钓的乐趣。
图1是本实用新型工作状况示意图。
图2是发射波与河床和鱼反射波(t1为鱼，t2为河床)示意图。
图3是探鱼仪的电路原理图。
具体实施方式
参照图1、图2，本实用新型所述的探鱼仪具有单片机电路4、产生高压脉冲信号的可控硅发射电路2、超声波传感器接收放大电路3、将回波信号整定成方波信号并输入给单片机IC4中断输入端的整形电路7、显示器5、声响或光提示器件和电源电路8。
进一步的技术方案可以是单片机IC4的P1.0～P1.7端与显示器5相连接，其INT1端经电阻R3和三极管Q1的基极和发射极再接声响或光提示器件，其P3.7端经电阻R2接三极管Q2的基极，其INT0端接触发器IC3的Q端，单片机IC4的XTA1.2、XAT1.1之间串联着晶振Y1，晶振Y1的两端分别经电容C2、C3后接地，其RST端经电容C1接电源VCC并同时经电阻R1接地，三极管Q2的集电极和发射极分别接单片机IC4的电源端VCC和可控硅CRT的触发端，发射电路2的电容C5与变压器T的原边串联后与可控硅CRT相并联再与电阻R4串联在电源VCC与地线之间，变压器T的付边与超声波传感器1相并联后与电阻R5相串联再与二极管D3、D2相并联且经电容C6接放大电路3的输入端，放大电路3包括放大器A、二极管D1、电阻R6和电容C10，整形电路7包括触发器IC3、电阻R7、R8和电容C4，电源电路7包括稳压器IC1、电容C7、C8、C9。
进一步的技术方案还可以是超声波传感器安装在浮筒内并用导线与探鱼仪相连接。
而且，声响或光提示器件分别是蜂鸣器和发光二极管，显示器5为液晶显示器LCD。
所述触发器IC3可选用单稳态触发器74LS123，单片机IC4可选用ATM2051，稳压器IC1可选用7805三端稳压器。
为了便于本技术方案的实施，从本实用新型出发，根据不同的实施条件或市场需求，若要通过各种改动或变型找到与本实用新型权利要求等同的技术方案，申请人相信能在以下描述中获得进一步启示(为了避免叙述时的累赘，按本领域的习惯，在以下描述中若只提到元器件编号，则该编号即等同于该元器件)。超声波传感器1的作用是将高压脉冲电压信号转换成脉冲超声波信号输出，同时兼作接收器，接收来自河床和鱼群的超声波信号，并将其转换成相应的脉冲电压信号，供后面的电路放大和处理，为了保证有较大的声波覆盖区域，传感器的频率选在100KHz～1MHz左右，半功率角θ约为16°～80°。对应1米水深时，覆盖区域的直径约为300mm～1200mm。实际有效覆盖区域与接收灵敏度有关，往往比上述区域要大些。
超声发射电路2的作用是产生高压脉冲信号以激励超声波传感器1，未触发时可控硅CRT关断、9V电源通过R4向电容C5充电、直至C5上的电压等9V为止，当触发信号到来时，CRT导通，C5通过T的原边和CRT放电，C5的电压加到T的原边，由T经40倍变比升压后，在付边得到约300伏的高压脉冲信号并加到超声波传感器1上，产生脉冲超声波信号输出。
接收放大电路3的作用是将回波信号放大到足够大的幅度，由电压钳位保护电路和放大器组成、R5和D1、D2构成钳位保持电路，C6为交流耦合电容，A为放大器，可由通常运算放大器IC2或晶体管放大器构成，增益从200～2000倍可调(参见有关电子学教科书)用以放大回波信号。
单片机IC4及显示报警电路6的作用是根据回波信号的特点，分析是否有鱼进入测量区域，从而给出显示和报警提示信号，并显示水深。该单元由单片机IC4回波整形电路7和LCD液晶显示器5、蜂鸣器9等组成，整形电路7将回波信号整成一定宽度的方波信号，输入给单片机中断输入端，作为中断请求信号，每收到一个回波信号，将向单片机IC4提出一次中断请求，并由单片机IC4记录下对应的回波时间即反射目标的位置。单片机IC4的作用有以下几个方面。一、控制协调整个装置的工作。二、产生发射触发脉冲信号。三、进行回波声时测量，从而确定目标物的位置。四、根据目标的回波特性，确定回波源是河床还是鱼群。五、控制和驱动LCD显示器，显示水深和鱼情，当有鱼出现在测区时显示其水深位置并给出声光报警提示信号。LCD显示器5用于显示水深和鱼群位置。显然，市场上有很多种显示器可供选择，但推荐采用1×16字符型LCD显示器。
本探鱼仪工作过程如下，由单片机I/O端口发一脉冲信号，触发可控制硅CRT导通、产生脉冲电压，驱动超声波传感器1，发射脉冲超声波信号，超声波信号由水面向下传播，遇河床和鱼群后产生反射波(如图2)。再由超声传感器1接收，并经放大电路3放大及整形。
单片机IC4在触发产生超声发射的同时打开内部定时器(如8031的T0)进行定时计数，当回波信号到达时，由中断处理程序记录保存对应的计数值N1，N2，……Ni，并计算出相应的回波位置L1，L2，……Li(考虑有其它杂散物体反射时)。
其中Li=12cti=12·c·Nif]]>c 为声速，f为计数时钟频率，均为定值。
由此，可确定相应的Li值，由于河床是不动的，其它水下物体也是相对静止，因此其反射波都是相对固定，单片机IC4采集下它们对应的距离，保存和显示对应的位置，当有鱼进入测区时，装置可测出其位置并进行显示，同时由于鱼是游动的，其位置会变化，在显示器5将显示出移动的目标，由此可方便地判断是否有鱼，单片机IC4也可通过对反射目标的比较、判断是否有新的目标出现或有移动目标的出现，当有鱼进入钓区，可给出相应的显示和声报警提示信号，系统采用1节9V干电池供电，经稳压后提供9V和5V工作电源。系统可采用低功耗单片机IC4和LCD显示器耗电低，工作电流≤15mA，可适应野外较长时间的工作需要。
权利要求1.一种便携式超声波探鱼仪，其特征是具有单片机电路[4]、产生高压脉冲信号的可控硅发射电路[2]、超声波传感器接收放大电路[3]、将回波信号整定成方波信号并输入给单片机[IC4]中断输入端的整形电路[7]、显示器[5]、声响或光提示器件和电源电路[8]。
2.根据权利要求1所述的探鱼仪，其特征是单片机[IC4]的P1.0～P1.7端与显示器[5]相连接，其INT1端经电阻[R3]和三极管[Q1]的基极和发射极再接声响或光提示器件，其P3.7端经电阻[R2]接三极管[Q2]的基极，其INT0端接触发器[IC3]的Q端，单片机[IC4]的XTA1.2、XAT1.1之间串联着晶振[Y1]，晶振[Y1]的两端分别经电容[C2、C3]后接地，其RST端经电容[C1]接电源[VCC]并同时经电阻[R1]接地，三极管[Q2]的集电极和发射极分别接单片机[IC4]的电源端[VCC]和可控硅[CRT]的触发端，发射电路[2]的电容[C5]与变压器[T]的原边串联后与可控硅[CRT]相并联再与电阻[R4]串联在电源[VCC]与地线之间，变压器[T]的付边与超声波传感器[1]相并联后与电阻[R5]相串联再与二极管[D3、D2]相并联且经电容[C6]接放大电路[3]的输入端，放大电路[3]包括放大器[A]、二极管[D1]、电阻[R6]和电容[C10]，整形电路[7]包括触发器[IC3]、电阻[R7、R8]和电容[C4]，电源电路[7]包括稳压器[IC1]、电容[C7、C8、C9]。
3.根据权利要求1或2所述的探鱼仪，其特征是超声波传感器[1]安装在浮筒内并用导线与探鱼仪相连接。
4.根据权利要求3所述的探鱼仪，其特征是声响或光提示器件分别是蜂鸣器[9]和发光二极管，显示器[5]为液晶显示器。
专利摘要一种便携式超声波探鱼仪，其特征是具有单片机电路[4]、产生高压脉冲信号的可控硅发射电路[2]、超声波传感器接收放大电路[3]、将回波信号整定成方波信号并输入给单片机[IC4]中断输入端的整形电路[7]、显示器[5]、声响或光提示器件和电源电路[8]。本探鱼仪能帮助垂钓者寻找最佳钓点和监测钓区的鱼情，变被动钓鱼为主动钓鱼，从而提高垂钓的效率和垂钓的乐趣。
文档编号A01K97/12GK2726305SQ200420017289
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月1日 优先权日2004年3月1日
发明者马志敏, 李婧, 刘爱东 申请人:武汉大学