一种用于船舶超声波信号检测的测试系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于船舶超声波信号检测的测试系统。

背景技术：

超声波信号在船舶上应用广泛，可应用于短途通讯、探测海上环境、水下船舶定位等领域。水下超声定位器是船舶系统中必不可少的设备，其功能是否正常需要定期检查，可以通过测量其发出的超声波信号的频率、持续时间、发送时间间隔、相对幅度等参数来判断。因此，需要提供一种超声波信号检测的测试系统来检查船舶上的水下超声定位器功能是否正常。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种用于船舶超声波信号检测的测试系统，该系统操作简单、方便携带、反应灵敏，适用于船舶超声信号发生器的故障检测。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种用于船舶超声波信号检测的测试系统，包括超声传感器、信号放大与整形模块、LCD显示模块、报警模块、MCU模块、电源模块；所述超声传感器与信号放大与整形模块相连，所述信号放大与整形模块、LCD显示模块、报警模块和电源模块均与MCU模块相连；

所述电源模块包括第一稳压芯片、第二稳压芯片、极性电容C9、极性电容C12、极性电容C14、非极性电容C10、非极性电容C11、非极性电容C13、电阻R16‐R17、电池BT9；其中，所述电池BT9的一端接地，电池BT9的另一端、电阻R16的一端、极性电容C9的正极、非极性电容C10的一端均与第一稳压芯片的输入端口相连；电阻R16的另一端与电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端接地；第一稳压芯片的输出端口、非极性电容C11的一端、极性电容C12的正极相连后作为第一电压输出端口VCC；第一电压输出端口VCC与第二稳压芯片的输入端口相连；第二稳压芯片的输出端口、非极性电容C13的一端、极性电容C14的正极相连后作为第二电压输出端口VDD；极性电容C9的负极、非极性电容C10的另一端、非极性电容C11的另一端、极性电容C12的负极、非极性电容C13的另一端、极性电容C14的负极均接地；第一稳压芯片和第二稳压芯片的接地端口接地；电阻R16和电阻R17的公共端作为第一电源电压检测值VOLT1信号端口；

所述MCU模块包括处理芯片U1、晶振Y1、电阻R21‐R24、电容C15‐C17；其中，晶振Y1的一端、电容C15的一端以及电阻R24的一端均与处理芯片U1的外部时钟输入端口相连，晶振Y1的另一端、电容C16的一端以及电阻R24的另一端均与处理芯片U1的外部时钟输出端口相连，电容C15的另一端和电容C16的另一端均接地；电阻21的一端和电容C17的一端均与处理芯片U1的复位端口相连，电阻21的另一端与电源模块的第二电压输出端口VDD相连，电容C17的另一端接地；处理芯片U1的电源端口与电源模块的第二电压输出端口VDD相连；处理芯片U1的接地端口接地；电阻R23的一端与处理芯片U1的启动端口相连，另一端接地；电阻R16和电阻R17的公共端与处理芯片U1的第一电源电压检测信号端口相连；

所述LCD显示模块包括液晶模块P1、电位器RPot1、极性电容C18；其中，液晶模块P1的接地端口接地，液晶模块P1的电源端口与第一电压输出端口VCC相连；电位器RPot1的滑动端与液晶模块P1的对比度调整端相连，电位器RPot1的线圈一端接地，电位器RPot1的线圈另一端接第一电压输出端口VCC；液晶芯片P1的选择输入端口与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的读写选择端与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的使能端与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的输入输出数据端口与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的背光电源正极、极性电容C18的正极均与第一电压输出端口VCC相连；液晶模块P1的背光电源负极、极性电容C18的负极均接地；

所述信号放大与整形模块包括运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U2B、电阻R3‐R8、电阻R14‐R15、电容C3‐C4、非门NOT2A、非门NOT2B、二极管D1；其中，超声传感器的一端接地，另一端与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与运算放大器U1A的正极输入端相连；电阻R4的一端接地，另一端与电阻R5的一端相连后接运算放大器U1A的负极输入端；电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端相连后接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接运算放大器U1B的正极输入端；电阻R7的一端接地，另一端与电阻R8的一端相连后接运算放大器U1B的负极输入端；电阻R8的另一端与运算放大器U1B的输出端相连后作为第二电源电压检测值VOLT2信号端口；第二电源电压检测值VOLT2信号端口与处理芯片U1的第二电源电压检测信号端口相连；第二电源电压检测值VOLT2信号端口与运算放大器U2B的正极输入端相连，运算放大器U2B的负极输入端接地，运算放大器U2B的输出端与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管D1的负极相连后接电容C3的一端，电容C3的另一端分别接电阻R15的一端和非门NOT2A的输入端；非门NOT2A的输出端接非门NOT2B的输入端，非门NOT2B的输出端与电阻R15的另一端相连后接电容C4的一端，电容C4的另一端作为方波信号输出端，方波信号输出端与处理芯片U1的I/O端口相连；二极管D1的正极接地；运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2B的电源正极均与第一电压输出端口VCC相连；运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2B的电源负极均接地；

所述报警模块包括蜂鸣器LS1、电阻R18、MOS管、电阻R32‐R33；其中，蜂鸣器LS1的一端与第一电压输出端口VCC相连，另一端与电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端与MOS管的漏极相连，MOS管的栅极分别与电阻R32的一端和电阻R33的一端相连，电阻R33的另一端和MOS管的源极均接地，电阻R32的另一端处理芯片U1的I/O端口相连。

本实用新型的有益效果是操作简单、方便携带、反应灵敏，超声信号的检测参数直观地显示在LCD屏上，并且可以通过报警声音的强弱大致判断超声信号的方向性，适用于水下超声定位器的故障检测。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的电源模块电路图；

图3为本实用新型的MCU模块的电路图；

图4为本实用新型的LCD显示模块电路图；

图5为本实用新型的信号放大与整形模块电路图；

图6为本实用新型的报警模块电路图。

具体实施方式

下面详细介绍本发明的实施例，所述的实施例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1所示，该图为本实用新型的系统框图，本实用新型主要包括超声传感器、信号放大与整形模块、LCD显示模块、报警模块、MCU模块、电源模块；所述超声传感器与信号放大与整形模块相连，所述信号放大与整形模块、LCD显示模块、报警模块和电源模块均与MCU模块相连；所述超声传感器用于接收超声信号；所述信号放大与整形模块用于接收超声波传感器输出的超声波电信号，并将该超声波电信号进行放大处理，并将放大整形后的信号传递给MCU模块；所述LCD显示模块和报警模块均与MCU模块的输出端口相连；所述电源模块与MCU模块相连，为MCU模块提供工作电压。

如图2所示，为电源模块电路图，电源模块包括第一稳压芯片、第二稳压芯片、极性电容C9、极性电容C12、极性电容C14、非极性电容C10、非极性电容C11、非极性电容C13、电阻R16‐R17、电池BT9；其中，所述电池BT9的一端接地，电池BT9的另一端、电阻R16的一端、极性电容C9的正极、非极性电容C10的一端均与第一稳压芯片的输入端口相连；电阻R16的另一端与电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端接地；第一稳压芯片的输出端口、非极性电容C11的一端、极性电容C12的正极相连后作为第一电压输出端口VCC；第一电压输出端口VCC与第二稳压芯片的输入端口相连；第二稳压芯片的输出端口、非极性电容C13的一端、极性电容C14的正极相连后作为第二电压输出端口VDD；极性电容C9的负极、非极性电容C10的另一端、非极性电容C11的另一端、极性电容C12的负极、非极性电容C13的另一端、极性电容C14的负极均接地；第一稳压芯片和第二稳压芯片的接地端口接地；所述第一稳压芯片可以采用型号为LM1117‐5.0的稳压芯片，但不限于此；第二稳压芯片可以采用型号为LM1117‐3.3的稳压芯片，但不限于此；所述电池BT9提供9V电压，通过两级稳压电路，输出VCC＝5V，VDD＝3.3V。电阻R16和电阻R17的公共端作为第一电源电压检测值VOLT1信号端口。

如图3所示，为MCU模块的电路图，MCU模块包括处理芯片U1、晶振Y1、电阻R21‐R24、电容C15‐C17；其中，晶振Y1的一端、电容C15的一端以及电阻R24的一端均与处理芯片U1的外部时钟输入端口相连，晶振Y1的另一端、电容C16的一端以及电阻R24的另一端均与处理芯片U1的外部时钟输出端口相连，电容C15的另一端和电容C16的另一端均接地；电阻21的一端和电容C17的一端均与处理芯片U1的复位端口相连，电阻21的另一端与电源模块的第二电压输出端口VDD相连，电容C17的另一端接地；处理芯片U1的电源端口与电源模块的第二电压输出端口VDD相连；处理芯片U1的接地端口接地；电阻R23的一端与处理芯片U1的启动端口相连，另一端接地；电阻R16和电阻R17的公共端与处理芯片U1的第一电源电压检测信号端口相连；所述处理芯片U1可以采用型号为STM32F103RBT6的产品，但不限于此。

如图4所示，为LCD显示模块电路图，LCD显示模块包括液晶模块P1、电位器RPot1、极性电容C18；其中，液晶模块P1的接地端口接地，液晶模块P1的电源端口与第一电压输出端口VCC相连；电位器RPot1的滑动端与液晶模块P1的对比度调整端相连，电位器RPot1的线圈一端接地，电位器RPot1的线圈另一端接第一电压输出端口VCC；液晶芯片P1的选择输入端口与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的读写选择端与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的使能端与处理芯片U1的I/O端口相连，为实现实时显示，保持其高电平；液晶模块P1的输入输出数据端口与处理芯片U1的I/O端口相连，共八个输入输出数据端口；液晶模块P1的背光电源正极、极性电容C18的正极均与第一电压输出端口VCC相连；液晶模块P1的背光电源负极、极性电容C18的负极均接地；所述液晶模块P1可以采用型号为LCD1602的产品，但不限于此。

如图5所示，为信号放大与整形模块的电路图，信号放大与整形模块包括运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U2B、电阻R3‐R8、电阻R14‐R15、电容C3‐C4、非门NOT2A、非门NOT2B、二极管D1；其中，超声传感器的一端接地，另一端与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与运算放大器U1A的正极输入端相连；电阻R4的一端接地，另一端与电阻R5的一端相连后接运算放大器U1A的负极输入端；电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端相连后接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接运算放大器U1B的正极输入端；电阻R7的一端接地，另一端与电阻R8的一端相连后接运算放大器U1B的负极输入端；电阻R8的另一端与运算放大器U1B的输出端相连后作为第二电源电压检测值VOLT2信号端口；第二电源电压检测值VOLT2信号端口与处理芯片U1的第二电源电压检测信号端口相连；第二电源电压检测值VOLT2信号端口与运算放大器U2B的正极输入端相连，运算放大器U2B的负极输入端接地，运算放大器U2B的输出端与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管D1的负极相连后接电容C3的一端，电容C3的另一端分别接电阻R15的一端和非门NOT2A的输入端；非门NOT2A的输出端接非门NOT2B的输入端，非门NOT2B的输出端与电阻R15的另一端相连后接电容C4的一端，电容C4的另一端作为方波信号输出端，方波信号输出端与处理芯片U1的I/O端口相连；二极管D1的正极接地；运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2B的电源正极均与第一电压输出端口VCC相连；运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2B的电源负极均接地；所述运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2B均采用型号为LM358D的产品，但不限于此。

如图6所示，为报警模块电路图，报警模块包括蜂鸣器LS1、电阻R18、MOS管、电阻R32‐R33；其中，蜂鸣器LS1的一端与第一电压输出端口VCC相连，另一端与电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端与MOS管的漏极相连，MOS管的栅极分别与电阻R32的一端和电阻R33的一端相连，电阻R33的另一端和MOS管的源极均接地，电阻R32的另一端处理芯片U1的I/O端口相连。

本实用新型的工作过程如下：

水下超声定位器等超声源发出超声信号，测试系统通过超声传感器把超声信号变成电信号，再输入到信号放大与整形模块对接收到的超声电信号进行放大与整形，然后输入到MCU模块进行测量处理，其中一路信号用于检测超声信号的频率、发生持续时间和信号发生时间间隔，而另一路信号用于检测超声信号的幅度，这些参数最后显示在LCD显示模块上。同时，可以根据检测到的超声信号相对幅度大小产生报警信号。测试系统可以在以水下超声定位器为中心的三维空间的任何位置进行检测，以判断水下超声定位器的功能是否正常。