一种基于Matlab的超声波温度检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于Matlab的超声波温度检测系统，包括：单片机控制模块、显示模块、超声波发送模块、超声波反射屏、超声波接收模块和Matlab数据处理模块；超声波发送模块连接单片机控制模块；超声波反射屏用于反射超声波信号；超声波接收模块连接单片机控制模块；Matlab数据处理模块通过通讯模块连接单片机控制模块，对接收到的数据结合历史数据进行拟合获得温度数据，并通过数据存储模块将温度数据存储到知识库作为历史数据；显示模块连接单片机控制模块。本实用新型专利技术利用Matlab对数据进行分析和处理能够更准确的测量到特定区域的温度，误差小、精确度高，并将温度数据存储作为知识库指导后续的温度预测和决策。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种温度检测系统，尤其涉及一种基于Matlab的超声波温度检测系统，属于温度测量

技术介绍
温度是表征环境的一个重要的参数。在工程领域，尤其像工程热力学等，温度检测非常普遍，对温度精确测量以便实时控制也显得尤为重要。现实生活中使用的空气测温仪器一般都是传统的接触式测温仪，并且这种传统的测量方法无法很直观的看出特定区域内的温度分布图，同时传统的测温方法也存在测量误差和不精确等缺点。中国技术专利CN203732175U公开了一种超声波测温仪，包括超声波发射模块、超声波接收模块、数据处理模块、温度显示模块、电源和超声波反射面。通过系统终端服务程序测出的超声波传输时间计算推导出区域的温度，利用声速和空气温度的关系来测量区域内的平均气温。此超声波测温仪利用超声波进行非接触式测温，但此采集后的数据通过数据处理模块中的单片机进行处理，要进行各种处理（例如滤波，系统辨识，曲线拟合等）就显得不方便，编程比较复杂。MATLAB具有强大的数据处理能力及功能丰富的工具箱，被广泛的应用于信号处理、自动控制等领域。它编程语言简单易学，利用简单的命令就可以代替复杂的代码，极大地提高了开发效率。Matlab并不具备直接访问硬件的能力，但是支持面向对象技术，通过调用InstrumentControlToolbox中的serial类函数来创建串口对象，对串口对象操作就是对串口操作，使用起非常方便。同时，Matlab封装的串口对象支持对串口的异步读写操作，使得计算机在读写串口时能同时进行其他处理工作，因而能大大提高计算机执行效率。Matlab用多线程技术实现这种异步操作，通过异步读写设置，计算机在执行读写串口函数时能立即返回不必等待串口把数据传输完毕，当指定的数据传输结束时就触发事件，执行事件回调函数，可以在事件回调函数中编程，进行数据处理，这样就不会造成因等待串口传输数据引起的时间浪费。本技术基于Matlab环境下设计了一个超声波温度检测系统，下位机使用单片机和超声波完成已知距离下传输时间数据采集，上位机在Matlab环境下，调用设备控制箱serial类操作RS-232口，用串行通信方式与单片机交换数据，进而借助Matlab对数据进行分析和处理，得到了声速-温度的转换拟合公式，进而根据距离和声波传输时间计算得到温度，然后将拟合后温度数据返传回单片机，单片机将数据传给在TFT彩屏上在二维坐标下显示出该区域的温度曲线分布，可以让研究人员直观、清晰的看出温度在各个坐标点处的分布值。上位机进而将计算得到的数据进行存储到知识库中，以便以测量的温度数据作为历史数据得到温度随时间变化的函数解析式，进行后续温度的预测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于Matlab的超声波温度检测系统，解决了现有技术中特定区域内的温度变化测量存在误差、精确度差的技术问题。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种基于Matlab的超声波温度检测系统，包括：单片机控制模块、显示模块、超声波发送模块、超声波反射屏、超声波接收模块和Matlab数据处理模块；所述超声波发送模块的输入端连接单片机控制模块，用于发送超声波信号；所述超声波反射屏用于反射超声波信号；所述超声波接收模块的输出端连接单片机控制模块，用于接收超声波信号；所述Matlab数据处理模块通过通讯模块连接单片机控制模块，对接收到的数据结合历史数据进行拟合获得温度数据传递给单片机控制模块，并通过数据存储模块将温度数据存储到知识库作为历史数据；所述显示模块的输入端连接单片机控制模块，用于在二维坐标下显示得到的温度数据。进一步的，所述超声波发送模块包括依次串接的放大电路单元、发送驱动单元和超声波发射器；所述放大电路单元的输入端连接与单片机控制模块；所述发送驱动单元采用桥式推挽电路。进一步的，所述超声波接收模块包括依次串接的超声波接收器、放大电路单元和相位控制电路单元，所述相位控制电路单元的输出端连接单片机控制模块；所述放大电路单元采用CX20106A芯片，用于对接收到的超声波信号进行放大、滤波和整形。进一步的，还包括报警模块，所述报警模块的输入端连接单片机控制模块，报警模块采用声光显示报警信息。报警模块可采用现有声光报警器。进一步的，还包括电源模块，所述电源模块输出工作电压至单片机控制模块。进一步的，所述单片机控制模块采用STC12C5620AD系列单片机。进一步的，所述显示模块采用显示屏。进一步的，所述通讯模块为RS232串口通讯。与现有技术相比，本技术所达到的有益效果是：1、本技术采用单片机和超声波完成传输时间数据采集，上位机借助Matlab对数据进行分析和处理，得到了特定区域内温度随时间变化的曲线，具有误差小，精确度高特点。2、上位机将实时采集温度数据存储备份作为历史数据，建立起该区域历年温度数据的知识库，为该区域温度提供趋势预测，以便日后的研究和决策。3、MATLAB数据处理单元综合考虑了空气温度、湿度、空气的稀薄度等因素，得到声速和空气温度的转换拟合公式，并结合知识库中温度历史数据对公式进行修正，使得本技术能够更准确的测量到特定区域的温度。4、单片机控制模块采用STC12C5620AD单片机，此单片机工作频率可达到35MHz，运行速度快，能精确处理数据，使本技术具有精确度高、低功耗、抗干扰能力强。5、在显示屏二维坐标下显示出该区域的温度曲线分布，可以让研究人员直观、清晰的看出温度在各个坐标点处的分布值，也方便了比较不同坐标处的温度差异。附图说明图1是本技术温度检测系统的结构示意图；图2是本技术超声波发送模块的结构示意图；图3是本技术超声波接收模块的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1所示，一种基于Matlab的超声波温度检测系统，包括：单片机控制模块、显示模块、超声波发送模块、超声波反射屏、超声波接收模块和上位机；上位机中安装有Matlab软件，包括Matlab数据处理模块、数据存储模块和知识库；所述超声波发送模块的输入端连接单片机控制模块，用于发送超声波信号；所述超声波反射屏用于反射超声波信号；所述超声波接收模块的输出端连接单片机控制模块，用于接收超声波信号；所述Matlab数据处理模块通过通讯模块连接单片机控制模块，对接收到的数据结合历史数据进行拟合获得温度数据传递给单片机控制模块，并通过数据存储模块将温度数据存储到知识库作为历史数据；所述显示模块的输入端连接单片机控制模块，用于在二维坐标下显示得到的温度数据。优选的，如图2所示，所述超声波发送模块包括依次串接的放大电路单元、发送驱动单元和超声波发射器；所述放大电路单元的输入端连接与单片机控制模块；所述发送驱动单元采用桥式推挽电路。桥式推挽电路采用单电源供电，并且它不需要用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Matlab的超声波温度检测系统，包括：单片机控制模块、显示模块、超声波发送模块、超声波反射屏、超声波接收模块和Matlab数据处理模块；所述超声波发送模块的输入端连接单片机控制模块，用于发送超声波信号；所述超声波反射屏用于反射超声波信号；所述超声波接收模块的输出端连接单片机控制模块，用于接收超声波信号；所述Matlab数据处理模块通过通讯模块连接单片机控制模块，对接收到的数据结合历史数据进行拟合获得温度数据传递给单片机控制模块，并通过数据存储模块将温度数据存储到知识库作为历史数据；所述显示模块的输入端连接单片机控制模块，用于在二维坐标下显示得到的温度数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于Matlab的超声波温度检测系统，包括：单片机控制模块、显示模块、超声波发送模块、超声波反射屏、超声波接收模块和Matlab数据处理模块；所述超声波发送模块的输入端连接单片机控制模块，用于发送超声波信号；所述超声波反射屏用于反射超声波信号；所述超声波接收模块的输出端连接单片机控制模块，用于接收超声波信号；所述Matlab数据处理模块通过通讯模块连接单片机控制模块，对接收到的数据结合历史数据进行拟合获得温度数据传递给单片机控制模块，并通过数据存储模块将温度数据存储到知识库作为历史数据；所述显示模块的输入端连接单片机控制模块，用于在二维坐标下显示得到的温度数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于Matlab的超声波温度检测系统，其特征是，所述超声波发送模块包括依次串接的放大电路单元、发送驱动单元和超声波发射器；所述放大电路单元的输入端连接与单片机控制模块；所述发送驱动单元采用桥式推挽电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于Matlab的超声波温度检测系统，其特征是，所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏洋，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32