專利名稱：基于藍(lán)牙的無(wú)線超聲波探測(cè)儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于藍(lán)牙的無(wú)線超聲波探測(cè)儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實(shí) 用于停車場(chǎng)的車位探測(cè)和數(shù)據(jù)的采集管理，屬于系統(tǒng)集成和應(yīng)用電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前超聲波探測(cè)儀主要有兩種第一種是沒(méi)有數(shù)據(jù)采集，而只是用指 示燈或其他指示物體來(lái)顯示是否探測(cè)到物體。第二種是有數(shù)據(jù)采集，主要
是基于傳統(tǒng)的RS485的有線的數(shù)據(jù)傳輸，這樣相對(duì)第一種更加方便工作人 員通過(guò)PC機(jī)來(lái)系統(tǒng)地進(jìn)行管理。
但是對(duì)于探測(cè)儀數(shù)據(jù)量比較多的工業(yè)場(chǎng)合，特別是工作場(chǎng)合復(fù)雜，不 適合人為接近的工業(yè)場(chǎng)所，工作人員不可能通過(guò)人為的觀察指示物體來(lái)判 斷是否探測(cè)到物體，因此通過(guò)PC機(jī)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)地管理成為必需。然而對(duì)于 探測(cè)儀需求量較多的場(chǎng)合，例如停車場(chǎng)，由于每個(gè)車位布置一個(gè)探測(cè)儀， 如果采用有線的通訊方式來(lái)向PC機(jī)傳輸車位的狀態(tài)信息，布線困難將成為 一個(gè)非常難解決的問(wèn)題。
隨著科技的進(jìn)步，藍(lán)牙無(wú)線傳輸?shù)姆€(wěn)定性和有效性得到很好的鞏固， 其價(jià)格也已經(jīng)大幅度下降，完全可以投入工業(yè)大批量使用。結(jié)合藍(lán)牙研制 一種具有無(wú)線傳輸功能的超聲波探測(cè)儀具有非常重要的意義。 發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種基于藍(lán)牙的無(wú)線超聲波探測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)超 聲波探測(cè)和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸取代有線傳輸目的。這樣不僅能節(jié)省昂貴的傳 輸電纜線和復(fù)雜的施工的開(kāi)支，最重要的是解決了布線難的難題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本系統(tǒng)包括布置在 各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的超聲波探測(cè)儀、計(jì)算機(jī)以及與計(jì)算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通 訊模塊；所述的超聲波探測(cè)儀包括主控制器模塊及與主控制器模塊相連的 超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示 模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。本系統(tǒng)的工作過(guò)程主控制器模塊通過(guò)自己內(nèi)部的定時(shí)器控制超聲波發(fā) 射模塊發(fā)射40KHZ的超聲波，當(dāng)超聲波遇到被測(cè)物體，返回并被超聲波接 收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊所接收并觸發(fā)主控制器模塊的中斷服務(wù)子程序來(lái)對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理并且控制狀態(tài)顯示模塊顯示探測(cè)狀態(tài)，主控制器模塊將處理好的 數(shù)據(jù)存放在主控制器模塊的內(nèi)存中，并且該數(shù)據(jù)是隨著探測(cè)的狀態(tài)實(shí)時(shí)的 更新，如果此時(shí)PC機(jī)通過(guò)主模式藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送命令到從模式藍(lán)牙模 塊，并傳送給主控制器并被相應(yīng)地址的主控制器模塊識(shí)別，主控制器模塊 則將存放在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)打包成一定格式的數(shù)據(jù)串，并通過(guò)從模式藍(lán)牙通 訊模塊發(fā)送出去，由主模式藍(lán)牙通訊模塊接收并傳送給PC機(jī)，由于數(shù)據(jù)串
中存放了主控制器模塊的地址，所以PC機(jī)上就能通過(guò)解碼數(shù)據(jù)串來(lái)識(shí)別各
個(gè)探測(cè)點(diǎn)的狀態(tài)。并且很方便的在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控界面的開(kāi)發(fā)。 本發(fā)明中的探測(cè)系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單，有效的節(jié)省了昂貴的傳輸電纜線和復(fù) 雜施工中的開(kāi)支。


圖1超聲波發(fā)射模塊電路原理圖
圖2超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊電路原理圖
圖3狀態(tài)顯示模塊電路原理圖
圖4地址編碼模塊電路原理圖
圖5主控制器模塊電路原理圖
圖6從模式藍(lán)牙通訊模塊電路原理圖
圖7系統(tǒng)整體工作簡(jiǎn)圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1 圖7對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖7所示，本實(shí)施例包括布置在各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的超聲波探測(cè)儀、計(jì)算
機(jī)以及與計(jì)算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通訊模塊。超聲波探測(cè)儀包括主控制 器模塊及與主控制器模塊相連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié) 模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。在每個(gè)要探 測(cè)的點(diǎn)布置一個(gè)超聲波探測(cè)儀。本實(shí)施例通過(guò)地址設(shè)置模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊。參數(shù)的調(diào)解能使用戶 方便的根據(jù)自己的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)功能。通過(guò)超聲波的發(fā)射和接收將探測(cè)的 信息傳給主控制器模塊，主控制器模塊再進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和組織，當(dāng)主控 制器模塊接收到要求回?cái)?shù)的命令之后，將組織好的特定格式的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán) 牙發(fā)送出去，因?yàn)榻M織好的數(shù)據(jù)中包含地址成分，這樣就能準(zhǔn)確知道每一 個(gè)點(diǎn)的超聲波探測(cè)儀的狀態(tài)信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)探測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采 集的管理。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例的各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本系統(tǒng)的核心控制塊是主控制器模塊(如附圖5示)，用于控制電路的
單片機(jī)釆用AT89S52，與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、服字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作0Hz 33Hz 、三級(jí)加密 程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/0口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中 斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可 喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。
超聲波發(fā)射模塊如附l所示，采用LM386作為信號(hào)的放大器，它 的引腳3和主控制器模塊的pl. 0相連。主控制器模塊如附5所示，通 過(guò)內(nèi)部定時(shí)器控制它的引腳pl. 0輸出頻率為40Khz的5V信號(hào)，通過(guò)LM386 放大并經(jīng)過(guò)超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射出去。LM386的工作電壓采用和主控制器 模塊一樣的電源和地。
超聲波此時(shí)遇到被測(cè)物體經(jīng)過(guò)反射回到超聲波接收以及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊 (如附圖2所示)，該模塊采用紅外芯片cx20106a來(lái)接收超聲波信號(hào)，采 用紅外芯片的優(yōu)點(diǎn)是它的接收范圍在38Khz 42Khz之間，這樣就提高了接 收的靈敏度，相應(yīng)降低了干擾。紅外芯片接收到超聲波信號(hào)通過(guò)引腳7傳 送給LM358的引腳3，并和引腳2輸入的參考電壓比較，如果輸入的電壓高 于參考電壓，則LM358通過(guò)引腳1將5V信號(hào)傳輸給主控制器模塊的中斷引 腳并觸發(fā)中斷，此時(shí)主控制器模塊則將探測(cè)狀態(tài)處理成特定的數(shù)據(jù)存放在 內(nèi)存中，以待取走。圖中的滑動(dòng)變阻器起到調(diào)節(jié)參考電壓的作用，這樣就 進(jìn)一步調(diào)節(jié)了超聲波探測(cè)的最遠(yuǎn)距離，這里稱之為探測(cè)靈敏度調(diào)節(jié)器。圖 中加了一個(gè)3位的撥碼開(kāi)關(guān)，用來(lái)作測(cè)量檔次的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)軟件將該探測(cè)距離分成5檔，分檔次1 5別是l米、1.5米、2米、2.5米
和最遠(yuǎn)距離探測(cè)(現(xiàn)為3米)，其中最遠(yuǎn)距離示通過(guò)上述的探測(cè)靈敏度調(diào)節(jié) 器來(lái)調(diào)節(jié)，默認(rèn)情況下為3米。上述測(cè)量距離分5檔也示在最遠(yuǎn)距離默認(rèn) 情況下進(jìn)行劃分的。3位撥碼開(kāi)關(guān)撥碼組合000對(duì)應(yīng)檔次5， OOl對(duì)應(yīng)檔次 1， 010對(duì)應(yīng)檔次2， 011對(duì)應(yīng)檔次3， 100對(duì)應(yīng)檔次4。其中檔次5也就是 最遠(yuǎn)距離探測(cè)時(shí)，用戶也可通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量距離，測(cè)量范 圍為0 3米。
接收到超聲波信號(hào)后，主控制器模塊需要控制狀態(tài)顯示模塊(如附圖3) 進(jìn)行探測(cè)狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示，便于識(shí)別和觀察。
從模式藍(lán)牙通訊模塊的原理圖如圖6所示，藍(lán)牙芯片采用CSR公司的 AUDIO-FLASH藍(lán)牙芯片，外圍器件采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，主要接口有USB 口、 串行口、 AUDIO模擬語(yǔ)音接口、 SPI編程口、 AIO模擬量接口、以及數(shù)字 PIO接口。這里釆用藍(lán)牙芯片和主控制器模塊的串行口直連方式。PI05被 用來(lái)指示藍(lán)牙的工作狀態(tài)，當(dāng)藍(lán)牙上電后，指示燈慢慢閃爍，如果PC機(jī)通 過(guò)主模式藍(lán)牙通訊模塊建鏈成功，并成功打開(kāi)藍(lán)牙虛擬串口服務(wù)，則指示 燈快速閃爍，這時(shí)提示用戶建鏈成功，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸了。藍(lán)牙芯片 通過(guò)SPI 口編程使藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建鏈，串口波特率設(shè)置等功能。
地址編碼模塊使得每個(gè)主控制器模塊都有自己的唯一地址，適于主機(jī) 的識(shí)別和管理。
這里有兩點(diǎn)需要注意
1. 整個(gè)系統(tǒng)控制板可以采用用戶自己喜好的模型進(jìn)行封裝，但是藍(lán) 牙的天線部分需要外置并且其lcm范圍空間沒(méi)有電路干擾。
2. 藍(lán)牙芯片的工作電壓是3.3V，而不是5V，主控制器模塊的芯片采 用5V工作電壓。如果要讓藍(lán)牙正常工作，需將藍(lán)牙的電源和地共 用主控制器模塊的電源和地。所以這里需要用到3. 3v穩(wěn)壓芯片來(lái) 進(jìn)行5v到3。 3v的轉(zhuǎn)換，從而成功為藍(lán)牙芯片供電，藍(lán)牙芯片的 地也必須和主控制器模塊的地相通，這樣才能保證數(shù)據(jù)的傳輸成 功。注意了以上所述的幾點(diǎn)就可以進(jìn)行通訊的設(shè)置和調(diào)試，首先用帶有主 模式藍(lán)牙通訊模塊的pc搜索所有布置好的探測(cè)儀，搜索到以后通過(guò)先前程 序?qū)懞玫闹噶詈蛯?duì)應(yīng)的設(shè)置好的地址，從pc機(jī)發(fā)送指令到指定地址的探測(cè) 儀，此時(shí)探測(cè)儀的從模式藍(lán)牙通訊模塊將接收到的指令傳送給主控制器模 塊進(jìn)行處理，主控制器模塊收到指令以后立刻將探測(cè)的狀態(tài)實(shí)時(shí)返回給pc， 這樣就完成了數(shù)據(jù)的采集。
權(quán)利要求
1、基于藍(lán)牙的無(wú)線超聲波探測(cè)儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括布置在各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的超聲波探測(cè)儀、計(jì)算機(jī)以及與計(jì)算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通訊模塊；所述的超聲波探測(cè)儀包括主控制器模塊及與主控制器模塊相連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于藍(lán)牙的無(wú)線超聲波探測(cè)儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實(shí)用于停車場(chǎng)的車位探測(cè)和數(shù)據(jù)的采集管理，屬于系統(tǒng)集成和應(yīng)用電子領(lǐng)域。本系統(tǒng)包括布置在各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的超聲波探測(cè)儀、計(jì)算機(jī)以及與計(jì)算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通訊模塊；所述的超聲波探測(cè)儀包括主控制器模塊及與主控制器模塊相連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。本發(fā)明中的探測(cè)系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單，有效的節(jié)省了昂貴的傳輸電纜線和復(fù)雜施工中的開(kāi)支。
文檔編號(hào)G08G1/04GK101419753SQ20081023923
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者嘉 劉, 昊 劉, 劉志峰, 倬 張, 潔 張, 張愛(ài)平, 楊文通, 哲 王, 王建華, 蔣金峰 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)