一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，包括微处理器、分别与所述微处理器电性连接的超声波发射电路和超声波接收电路；所述超声波发射电路包括功率推挽电路和超声波发射器U8，所述功率推挽电路的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述超声波发射器U8。通过在超声波发射电路中加入功率推挽电路对微处理器输出的信号进行功率放大，使超声波可以发生足够的距离，从而以简单的电路结构实现较远距离的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块
本技术涉及超声波测距领域，尤其涉及一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块。
技术介绍
无人机在飞行过程中实时反馈飞行高度信息是非常重要的，目前无人机高度测量装置中设置的超声波测距模块不仅测量的距离有限，而且电路结构较为复杂。
技术实现思路
本技术为了解决上述技术问题提供一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，包括微处理器、分别与所述微处理器电性连接的超声波发射电路和超声波接收电路；所述超声波发射电路包括功率推挽电路和超声波发射器U8，所述功率推挽电路的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述超声波发射器U8。本技术的有益效果是：通过在超声波发射电路中加入功率推挽电路对微处理器输出的信号进行功率放大，使超声波可以发生足够的距离，从而以简单的电路结构实现较远距离的测量。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述功率推挽电路包括反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E；所述反相器U7B和所述反相器U7D并联后与所述反相器U7A串联，且所述反相器U7A与所述微处理器的输出端连接，所述反相器U7B和所述反相器U7D并联后的输出端连接所述超声波发射器U8，所述微处理器的输出端为所述反相器U7C和所述反相器U7E并联的输入端，且所述反相器U7C和所述反相器U7E并联后连接所述超声波发射器U8。采用上述进一步方案的有益效果是通过采用反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E设计的功率推挽电路，结构简单，工作稳定，能够较好地实现微处理器输出信号的功率放大。进一步，所述反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E均为74HC04。采用上述进一步方案的有益效果是采用74HC04作为反相器，具有较高性价比，且功耗较低。进一步，所述功率推挽电路的输出端包括正输出端和负输出端，所述正输出端分别连接所述超声波发射器U8和电阻R5；所述负输出端分别连接所述超声波发射器U8和电阻R6，所述电阻R5和所述电阻R6均连接VCC。采用上述进一步方案的有益效果是通过在功率推挽电路的输出端增加了上拉电阻R5和R6，一方面可以提高反相器输出电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波发射管阻尼效果，缩短其自由振荡时间。进一步，所述超声波发射电路包括反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E、电阻R5、电阻R6以及超声波发射器U8；所述反相器U7A的输入端连接所述微处理器，输出端分别连接所述反相器U7B和所述反相器U7D的输入端；所述反相器U7B和所述反相器U7D的输出端连接所述超声波发射器U8的输入端1；所述反相器U7C和所述反相器U7E的输入端均连接所述微处理器，输出端均连接所述超声波发射器U8的输入端2；所述超声波发射器U8的输入端1还通过所述电阻R5连接VCC；所述超声波发射器U8的输入端2还通过所述电阻R6连接VCC。采用上述进一步方案的有益效果是采用反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E设计的功率推挽电路，结构简单，工作稳定，能够较好地实现功率放大，且在电路设计中，且在输出端增加了上拉电阻R5和R6，一方面可以提高反相器输出电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波发射管阻尼效果，缩短其自由振荡时间。进一步，所述超声波接收电路包括超声波接收芯片U10和超声波接收器U9，所述超声波接收芯片U10的输入端连接所述微处理器，所述超声波接收芯片U10的输出端连接所述超声波接收器U9。采用上述进一步方案的有益效果是通过采用超声波接收芯片U10来构成超声波接收电路，能够大大简化电路结构。进一步，所述超声波接收芯片U10为CX20106。采用上述进一步方案的有益效果是通过采用CX20106作为超声波接收芯片U10，使用方便，电路简单，可大大减少调试时间进一步，所述微处理器为STC89C52RC。采用上述进一步方案的有益效果是通过采用STC89C52RC作为超声波测距模块的控制器，可以使用的24MHz晶体作时钟基准的单片机定时器能方便的计数到0.5μs的精度，因此超声波测距模块采用STC89C52RC设计的定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。附图说明图1为本技术的原理框图；图2为本技术超声波发射电路的电路原理图；图3为本技术超声波接收电路的电路原理图；图4为本技术的工作原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1所示：本实施例的一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块,包括微处理器、分别与微处理器电性连接的超声波发射电路和超声波接收电路；超声波发射电路包括功率推挽电路和超声波发射器U8，功率推挽电路的输入端连接微处理器，输出端连接超声波发射器U8。在实际应用场景中，本超声波测距模块的调制部分可以由51单片机定时器主动产生40KHZ的占空比为50％的矩形波，由于51单片机本身的带载能力有限，不足以产生足够的功率，驱动超声波发生管，故本设计加上了一级功率推挽电路，其作用单纯的将51单片机的输出信号进行功率放大，使超声波可以发生足够的距离。如图4所示：在本超声波测距模块工作时，使用脉冲反射式测距，其测距原理是：微处理器控制超声波发射电路向某一物体发射超声波，在发射超声波的瞬间开始计时，超声波以一定的方向、以空气为介质传播，遇到障碍物就会发生反射，一部分超声波会按原路返回，超声波接收器U8接收到反射波就立即停止计时。若假设超声波在空气中的传播速度为V，计时器在此过程中发射和接收回波的时间为T，通过公式L＝1/2VT，就可以计算出发射源距离障碍物的空间长度。需要说明的是，当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C＝344m/s(20℃室温)忽略声速的传播误差。测距误差SΔt＜(0.001/344)≈0.000002907s即2.907ms。在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的24MHz晶体作时钟基准的89C52单片机定时器能方便的计数到0.5μs的精度，因此系统采用89C52定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。优选地，如图2所示：功率推挽电路包括反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E；反相器U7B和反相器U7D并联后与反相器U7A串联，且反相器U7A与微处理器的输出端连接，反相器U7B和反相器U7D并联后的输出端连接超声波发射器U8，微处理器的输出端为反相器U7C和反相器U7E并联的输入端，且反相器U7C和反相器U7E并联后连接超声波发射器U8。具体的，反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E均为74HC04。具体的，功率推挽电路的输出端包括正输出端和负输出端，正输出端分别连接超声波发射器U8和电阻R5；负输出端分别连接超声波发射器U8和电阻R6，电阻R5和电阻R6均连接VCC。由与非们74本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，其特征在于,包括微处理器、分别与所述微处理器电性连接的超声波发射电路和超声波接收电路；所述超声波发射电路包括功率推挽电路和超声波发射器U8，所述功率推挽电路的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述超声波发射器U8。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，其特征在于,包括微处理器、分别与所述微处理器电性连接的超声波发射电路和超声波接收电路；所述超声波发射电路包括功率推挽电路和超声波发射器U8，所述功率推挽电路的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述超声波发射器U8。2.根据权利要求1所述一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，其特征在于，所述功率推挽电路包括反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E；所述反相器U7B和所述反相器U7D并联后与所述反相器U7A串联，且所述反相器U7A与所述微处理器的输出端连接，所述反相器U7B和所述反相器U7D并联后的输出端连接所述超声波发射器U8，所述微处理器的输出端为所述反相器U7C和所述反相器U7E并联的输入端，且所述反相器U7C和所述反相器U7E并联后连接所述超声波发射器U8。3.根据权利要求2所述一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，其特征在于，所述反相器U7A、反相器U7B、反相器U7C、反相器U7D、反相器U7E均为74HC04。4.根据权利要求1-3任一项所述一种基于无人机的高度测量装置的超声波测距模块，其特征在于，所述功率推挽电路的输出端包括正输出端和负输出端，所述正输出端分别连接所述超声波发射器U8和电阻R5；所述负输出端分别连接所述超声波发射器U8和电阻R6，所述电阻R5和所述电阻R6均连接VCC。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周超，张美红，何松儒，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：新型
国别省市：四川,51