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      超聲波身高儀的制作方法

      文檔序號(hào):6167187閱讀:416來源:國(guó)知局
      專利名稱:超聲波身高儀的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種測(cè)距儀器,尤其涉及一種測(cè)量人體身高及短程距離的便攜式測(cè)量?jī)x器。
      背景技術(shù)
      目前市場(chǎng)的超聲波身高儀,基本設(shè)計(jì)成電子顯示的體重秤臺(tái)式身高儀,成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積大又重,且需要占用一定空間,完全沒有達(dá)到便攜的目的,造成攜帶和裝置的麻煩。
      例如專利號(hào)為88211628及申請(qǐng)?zhí)枮?8105505的中國(guó)專利文件,公開了一種人體身高無接觸測(cè)量裝置,包括主振單元、發(fā)射單元、接收單元、距離-增益自動(dòng)控制單元、起始單穩(wěn)態(tài)振蕩器、工作記憶單元、基準(zhǔn)單穩(wěn)態(tài)振蕩器、高度比較器、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼器、液晶驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字顯示屏和電源等。據(jù)稱,其裝置可用于非接觸測(cè)量身高,具有防止受測(cè)者的疾病接觸傳染和測(cè)量省時(shí)高效、沒有機(jī)械磨損等優(yōu)點(diǎn)。但是,該裝置也是體重秤臺(tái)式結(jié)構(gòu),內(nèi)部電路采用分立元件和集成電路芯片混合連結(jié)的電路,電路布線復(fù)雜、占據(jù)空間大、體型笨重,不便攜帶。
      又如專利號(hào)為89221584.4的中國(guó)專利文件,公開了一種“超聲波人體測(cè)量裝置”,其由超聲波距離探測(cè)器、壓力傳感器、彈片性微型打印機(jī)等組成。介紹的優(yōu)點(diǎn)在于可在人們不知不覺情況下以極快速度自動(dòng)測(cè)出身高、體重、體型。屬于非接觸式測(cè)量,與機(jī)械的接觸式測(cè)量相比具有可靠性高、無需動(dòng)力裝置、無機(jī)械磨損、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、省電、成本低、測(cè)量速度快、趣味性強(qiáng)等特點(diǎn),稍加改裝可對(duì)高溫、強(qiáng)腐蝕物液體進(jìn)行非接觸式測(cè)量。但是,該裝置同上裝置類似,也是設(shè)計(jì)成一種體重秤臺(tái)式的超聲身高波測(cè)量?jī)x,測(cè)量身高時(shí),先調(diào)整超聲波發(fā)射部件和接收部件,再開機(jī)測(cè)量,然后比較全程反射和來自人體頭頂部反射時(shí)間,再計(jì)算得出人體身高讀數(shù),裝置體積大,需占用相當(dāng)大空間,成本較高,不適合家庭使用;用途單一,局限于測(cè)量身高,攜帶不方便,顯然跟不上現(xiàn)代市場(chǎng)的需求。
      現(xiàn)有超聲波身高儀及類似產(chǎn)品測(cè)量原理均為非接觸式測(cè)量,測(cè)量涉及兩路來去超聲波的協(xié)調(diào)處理,電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,整機(jī)體積太大、裝置笨重、功能單一、實(shí)用性不強(qiáng),不能滿足現(xiàn)代人士便攜簡(jiǎn)約的高要求,且成本較高,使得超聲波身高測(cè)量類似儀器始終無法滿足日常生活的需要,未能進(jìn)入千家萬戶。

      發(fā)明內(nèi)容
      針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的上述缺點(diǎn),本實(shí)用新型的技術(shù)目的是要提供一種體積小巧、裝置輕便、功能多變、實(shí)用性強(qiáng),且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,成本較低,便于操作的超聲波身高儀。
      為此,本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種超聲波身高儀,該身高儀的部件包括殼體、超聲發(fā)射器、超聲接收器、裝設(shè)在殼體上的顯示器和裝設(shè)在殼體內(nèi)的單元電路,所述單元電路包括與所述超聲發(fā)射器相連接的發(fā)射信號(hào)電路、與所述超聲接收器相連接的接收信號(hào)電路、信號(hào)處理電路、顯示器電路、電源電路,所述顯示器電路包括驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路,而所述發(fā)射信號(hào)電路為脈沖功放電路,所述接收信號(hào)電路由脈沖放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連結(jié)組成,所述的信號(hào)處理電路為一單片機(jī)芯片電路,該單片機(jī)芯片的不同引腳單獨(dú)地與下述的各單元電路相連接與所述發(fā)射信號(hào)電路相連接以向其發(fā)出信號(hào)脈沖,與所述接收信號(hào)電路相連接以從其接收信號(hào)脈沖;該單片機(jī)芯片的另些引腳組合地與所述驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路相連接并向其發(fā)出驅(qū)動(dòng)和譯碼信號(hào)。所述的信號(hào)處理電路為具有兩個(gè)8數(shù)據(jù)位接口的單片機(jī)芯片。由于傳統(tǒng)技術(shù)僅考慮采用非接觸式測(cè)量來簡(jiǎn)化和加速測(cè)量、防止不同測(cè)量者間傳染,設(shè)計(jì)潛意識(shí)僅考慮臺(tái)式結(jié)構(gòu),不考慮簡(jiǎn)化電路連結(jié)、節(jié)約電器空間,因此,測(cè)量電路涉及兩路來去超聲波的同步、協(xié)調(diào)、減法運(yùn)算等處理,造成其中電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且多習(xí)慣性地僅將存儲(chǔ)電路、顯示電路和部分測(cè)量控制處理電路劃歸計(jì)算機(jī)芯片電路的范圍,而采用分立式電路來實(shí)現(xiàn)其他大部分測(cè)量有關(guān)的電路如距離-增益控制電路、振蕩電路、測(cè)量比較控制電路等,因此造成儀器電路內(nèi)部龐雜及外殼體積笨重并產(chǎn)生其它缺點(diǎn)。針對(duì)非接觸式測(cè)量的諸多缺點(diǎn),本實(shí)用新型摒棄華而不實(shí)的非接觸式測(cè)量原理,采用直接測(cè)量的設(shè)計(jì)理念,即超聲發(fā)射器、超聲接收器直接接觸被測(cè)身體最高部位進(jìn)行測(cè)量,將測(cè)量超聲波簡(jiǎn)化為來去一路即完成測(cè)量。測(cè)高儀電路配合高效的單片機(jī)編程,使得20腳8數(shù)據(jù)位雙接口的單片機(jī)芯片足以勝任來去一路超聲波信號(hào)的數(shù)據(jù)處理功能,本實(shí)用新型采用20腳單片機(jī)芯片來執(zhí)行原來分立元件組成的測(cè)量有關(guān)電路的功能如發(fā)生和處理振蕩波形、各種協(xié)調(diào)控制等,從而使得分立元件電路簡(jiǎn)化成為簡(jiǎn)單的發(fā)射和接收的放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路,電路連結(jié)極其簡(jiǎn)單,為簡(jiǎn)化和改進(jìn)外部測(cè)量結(jié)構(gòu)和增加新的操作功能打下基礎(chǔ)。在本實(shí)用新型實(shí)施例中,單片機(jī)采用89C2051。
      基于本實(shí)用新型的上述優(yōu)點(diǎn),為增加本實(shí)用新型的操作簡(jiǎn)易性和功能,本實(shí)用新型的所述單元電路還包括聲響提示電路,該聲響提示電路與所述發(fā)射信號(hào)電路都連接在所述單片機(jī)芯片的同一引腳上。聲響提示電路便于眼睛離開儀器時(shí)正確操作儀器;而上述連結(jié)方法能在不影響電性能的前提下,采用單片機(jī)部分引腳復(fù)合使用,解決單片機(jī)的口線不夠的問題。為了便于控制數(shù)據(jù)顯示和儀器工作,所述驅(qū)動(dòng)電路的最低數(shù)位的輸入端通過一手動(dòng)開關(guān)與地線相連接。所述單片機(jī)芯片的引腳之一通過另一手動(dòng)開關(guān)與所述電源電路相連接。由于控制開關(guān)均使得控制信號(hào)最終都連結(jié)到單片機(jī)芯片的特定引腳,通過對(duì)這些引腳的特別編程即能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制。而且為方便操作,所有手動(dòng)開關(guān)都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而其按鍵外露在殼體表面上。
      由于超聲波接收管和發(fā)射管都是容性元件,其噪音較大,為有效的限制其噪音的幅度,所述超聲接收器兩端連接有降噪用的電阻。所述超聲發(fā)射器和超聲接收器都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而分別在殼體表面上設(shè)有開口。
      基于本實(shí)用新型的電路連結(jié)簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn),為進(jìn)一步增加本實(shí)用新型儀器便攜性能、操作簡(jiǎn)易性和能實(shí)現(xiàn)人體身高和多種物體高度的測(cè)量功能,本實(shí)用新型的所述電源電路包括電池盒,所述殼體包括能“一”字收展地鉸接的兩部分,其中,一部分內(nèi)設(shè)有電池盒,且該部分末端上還鉸接有一個(gè)能夠垂直打開的基準(zhǔn)架,而另一部分上裝設(shè)有所述測(cè)高儀的所有其他部件。其中,自帶電池盒以及“一”字收展地鉸接的兩部分殼體,便于收攏成為一半長(zhǎng)度來攜帶,而又便于隨時(shí)隨處展開來實(shí)施測(cè)量,無需受到交流電源的限制。
      總之,本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、實(shí)用性非常強(qiáng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力很高等優(yōu)點(diǎn)。
      以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


      圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理方框示意圖。
      圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路連接示意圖。
      圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
      圖4為圖3的展開示意圖。
      圖5本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)量原理示意圖。
      具體實(shí)施方式
      如圖1所示為本實(shí)用新型測(cè)高儀的電路原理方框示意圖,該測(cè)高儀的部件包括殼體1、超聲發(fā)射器Y2、超聲接收器Y1、裝設(shè)在殼體1上的顯示器LED1和裝設(shè)在殼體1內(nèi)的單元電路,所述單元電路包括與所述超聲發(fā)射器Y2相連接的發(fā)射信號(hào)電路2、與所述超聲接收器Y1相連接的接收信號(hào)電路3、信號(hào)處理電路4、顯示器電路5、電源電路6,所述顯示器電路5包括驅(qū)動(dòng)電路5-1和譯碼電路5-2,而所述發(fā)射信號(hào)電路2為脈沖功放電路,所述接收信號(hào)電路3由脈沖放大電路3-1和電平轉(zhuǎn)換電路3-2連結(jié)組成,所述的信號(hào)處理電路4為一單片機(jī)芯片電路,該單片機(jī)芯片4的不同引腳單獨(dú)地與下述的各單元電路相連接與所述發(fā)射信號(hào)電路2相連接以向其發(fā)出信號(hào)脈沖,與所述接收信號(hào)電路3相連接以從其接收信號(hào)脈沖;該單片機(jī)芯片4的另些引腳組合地與所述驅(qū)動(dòng)電路5-1和譯碼電路5-2相連接并向其發(fā)出驅(qū)動(dòng)和譯碼信號(hào)。所述的信號(hào)處理電路4為具有兩個(gè)8數(shù)據(jù)位接口的單片機(jī)芯片。
      所述單元電路還包括聲響提示電路7,該聲響提示電路7與所述發(fā)射信號(hào)電路2都連接在所述單片機(jī)芯片4的同一引腳上。
      所述驅(qū)動(dòng)電路5-1的最低數(shù)位的輸入端通過一手動(dòng)開關(guān)PK1與地線相連接。所述單片機(jī)芯片4的引腳之一通過另一手動(dòng)開關(guān)PK2與所述電源電路6相連接。
      如圖2所示本實(shí)用新型測(cè)高儀實(shí)施例的電路連接示意圖包括超聲波脈沖功放電路2由單片機(jī)(IC1)4的P3.2口輸出8段40KHz的方波脈沖群,經(jīng)反相器IC2A~I(xiàn)C2E、C6驅(qū)動(dòng)以推挽形式產(chǎn)生2倍的輸入電壓加到超聲波發(fā)射器Y2兩端。將超聲波信號(hào)增強(qiáng)兩倍功率發(fā)射出去。
      噪音限制電路超聲接收器Y1、電阻R5構(gòu)成噪音限制電路。由于超聲波接收器Y1是容性元件,其噪音較大,加上R5后能有效的限制其噪音的幅度。
      超聲波接收信號(hào)電路3包括脈沖放大電路3-1和電平轉(zhuǎn)換電路3-2,脈沖放大電路3-1由R1、R2、R3、R4、R6、R8、R9、R10、R11、R12、C1、C2、C3、C5、IC1A、IC1B組成,對(duì)超聲波反射波進(jìn)行放大;電平轉(zhuǎn)換電路3-2由C4、D1、D2、R7、R14、R17、R18、Q1、Q2構(gòu)成,轉(zhuǎn)換信號(hào)經(jīng)IC2F驅(qū)動(dòng)單片機(jī)4的P3.3口進(jìn)行處理。
      顯示器電路5包括LED1、由Q3、Q4、Q5、Q6、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26組成的驅(qū)動(dòng)電路5-1、與單片機(jī)4的P1、P3.1、P3.4、P3.5、P3.7構(gòu)成的譯碼電路5-2。
      外圍電路包括F1、Q7、R30與單片機(jī)4的P3.2口復(fù)合使用構(gòu)成的聲響提示電路7;PK1與單片機(jī)4的P3.2復(fù)合使用作為開關(guān)機(jī)按鈕,PK2與單片機(jī)4的P3.0連接使作為測(cè)量按鈕;R13、C7構(gòu)成復(fù)位電路。
      在電路中IC1單片機(jī)4、Y1、Y2最為關(guān)鍵,其性能直接影響到測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確度。
      如圖3、4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)的立體示意圖在殼體1上,所有手動(dòng)開關(guān)PK1、PK2都裝設(shè)在所述殼體1內(nèi)而PK1、PK2其按鍵外露在殼體1表面。上述超聲發(fā)射器Y2和超聲接收器Y1都裝設(shè)在所述殼體1內(nèi)而分別在殼體1表面上設(shè)有開口。
      所述殼體1包括通過鉸鏈8“一”字收展地鉸接的兩部分1-1、1-2,所述電源電路6包括殼體1-2部分內(nèi)設(shè)的電池盒6-1,且該部分末端上還鉸接有一個(gè)能夠垂直打開的基準(zhǔn)架9,而另一部分1-1上裝設(shè)有所述測(cè)高儀的所有其他部件。
      如圖5所示為本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)量原理示意圖。
      測(cè)量原理打開殼體1使得殼體1-1、1-2、基準(zhǔn)架9伸展開來,將基準(zhǔn)架9垂直殼體1(或貼緊垂直墻體),伸直的殼體1-1、1-2貼緊人體頭部或物體頂部,人體腳部或物體底部站立于地面,按“開關(guān)”鍵PK1先接通儀器電源,啟動(dòng)儀器;接著按“測(cè)量”按鍵PK2,輸入信息操作儀器,開始測(cè)量身高。然后顯示屏LED1會(huì)輸出信息身高數(shù)值以三位整數(shù)位厘米cm為單位,有一位小數(shù),準(zhǔn)確數(shù)值可以精確到5毫米,測(cè)量范圍為0.6~2.5m。如正確讀數(shù)則蜂鳴器F1發(fā)出“嗶”一聲響聲,相應(yīng)液晶屏上顯示“XXX.Xcm”;若使用者不正確測(cè)量或超出測(cè)量范圍,顯示屏LED1將顯示錯(cuò)誤信息“————”,同時(shí)蜂鳴器F1連響2次,發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)。
      測(cè)量身高時(shí)還需注意下列事項(xiàng)a、被測(cè)物表面應(yīng)有一定寬度,被測(cè)物表面平整、堅(jiān)硬;b、測(cè)距儀垂直對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物,正在測(cè)量時(shí)不要移動(dòng)測(cè)距儀;c、測(cè)距儀與被測(cè)物之間不能有障礙物;d、在有噪音或風(fēng)速過大的環(huán)境下,測(cè)量精度及范圍將受到不良影響。
      權(quán)利要求1.一種超聲波身高儀,該測(cè)高儀的部件包括殼體、超聲發(fā)射器、超聲接收器、裝設(shè)在殼體上的顯示器和裝設(shè)在殼體內(nèi)的單元電路,所述單元電路包括與所述超聲發(fā)射器相連接的發(fā)射信號(hào)電路、與所述超聲接收器相連接的接收信號(hào)電路、信號(hào)處理電路、顯示器電路、電源電路,所述顯示器電路包括驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路,其特征在于所述發(fā)射信號(hào)電路為脈沖功放電路,所述接收信號(hào)電路由脈沖放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連結(jié)組成,所述的信號(hào)處理電路為一單片機(jī)芯片電路,該單片機(jī)芯片的不同引腳單獨(dú)地與下述的各單元電路相連接與所述發(fā)射信號(hào)電路相連接以向其發(fā)出信號(hào)脈沖,與所述接收信號(hào)電路相連接以從其接收信號(hào)脈沖;該單片機(jī)芯片的另些引腳組合地與所述驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路相連接并向其發(fā)出驅(qū)動(dòng)和譯碼信號(hào)。
      2.如權(quán)利要求1所述的超聲波身高儀,其特征在于所述的信號(hào)處理電路為具有兩個(gè)8數(shù)據(jù)位接口的單片機(jī)芯片。
      3.如權(quán)利要求1或2所述的超聲波身高儀,其特征在于所述單元電路還包括聲響提示電路,該聲響提示電路與所述發(fā)射信號(hào)電路都連接在所述單片機(jī)芯片的同一引腳上。
      4.如權(quán)利要求3所述的超聲波身高儀,其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路的最低數(shù)位的輸入端通過一手動(dòng)開關(guān)與地線相連接。
      5.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀,其特征在于所述單片機(jī)芯片的引腳之一通過另一手動(dòng)開關(guān)與所述電源電路相連接。
      6.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀,其特征在于所有手動(dòng)開關(guān)都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而其按鍵外露在殼體表面上。
      7.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀,其特征在于所述超聲接收器兩端連接有降噪用的電阻。
      8.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀,其特征在于所述超聲發(fā)射器和超聲接收器都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而分別在殼體表面上設(shè)有開口。
      9.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀,其特征在于所述電源電路包括電池盒,所述殼體包括能“一”字收展地鉸接的兩部分,其中,一部分內(nèi)設(shè)有電池盒,且該部分末端上還鉸接有一個(gè)能夠垂直打開的基準(zhǔn)架,而另一部分上裝設(shè)有所述測(cè)高儀的所有其他部件。
      專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲波身高儀,包括殼體、超聲發(fā)射器、超聲接收器、裝設(shè)在殼體上的顯示器和裝設(shè)在殼體內(nèi)的單元電路,單元電路包括與超聲發(fā)射器相連接的發(fā)射信號(hào)電路、與超聲接收器相連接的接收信號(hào)電路、信號(hào)處理電路、顯示器電路、電源電路,顯示器電路包括驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路,而發(fā)射信號(hào)電路為脈沖功放電路,接收信號(hào)電路由脈沖放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連結(jié)組成,信號(hào)處理電路為一單片機(jī)芯片電路。本實(shí)用新型的超聲波身高儀體積小巧、裝置輕便、功能多變、實(shí)用性強(qiáng),且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,成本較低,便于操作。
      文檔編號(hào)G01B17/00GK2724632SQ20042008856
      公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
      發(fā)明者陳華鴻, 羅笑南, 王建民, 趙冠鑒, 謝秀華 申請(qǐng)人:陳華鴻
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