本发明专利技术公开了一种具备空间绘图功能的多角度旋转超声测距系统，利用电机模块带动超声波收发模块进行旋转扫描，实现了单一超声波收发模块连续对不同角度障碍物距离进行检测。该装置结构简单，有利于降低检测盲区。检测结果既可以通过数码管进行数字显示，又增加了图形显示功能，通过在显示屏上绘制的空间轮廓，可以更加全面地掌握周围空间的信息。系统电源模块采用太阳能充电，节能环保。本装置可与汽车倒车雷达结合使用，也可用于机器人移动避障，公共安防，工程测量，探险考古等领域。能够在光线不足的环境下对未知或危险区域进行探测时，可以通过该装置进行初步测量，了解被测区域障碍物情况，便于进一步的考察研究。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声测距
，更具体地说，涉及一种具备空间绘图功能的多角 度旋转超声测距系统。
技术介绍
超声波测距具有方向性好，响应迅速，简单经济，易于控制，受环境影响较小等特 点。因此广泛应用于倒车雷达、移动机器人、避障导航、工程建筑等领域。现有的超声测距 装置主要由超声波发射、接收模块，控制模块，显示模块组成。超声波测距的原理是利用超 声波在空气中传播的速度和时间计算出波束传播的距离。超声波发射探头沿某一方向发射 超声波，与此同时控制系统开始计时，超声波在介质中以速度v传播，当超声波遇到障碍物 发生反射，由接收探头接收到回波时停止计时。如果传播时间为t，则超声探头与障碍物之 间的距离为 .〇： 目前已有的超声测距装置存在以下问题： 1、方向单一具有检测盲区：由于超声波具有较好的方向性不易发散，因此系统一 次只能对单一方向进行距离检测，如果要实现多方位测量必须按照不同角度安装多个探 头，这样一方面使整个系统结构复杂，另一方面如果多个探头配合不当会出现检测盲区。 2、只能显示数值或发出报警：常用的超声测距系统一般只给出检测距离的数值， 以屏幕或数码管的形式进行显示，给人们传达的信息只是一个数字的的概念。如在倒车雷 达系统中倘若距离小于设定值时就会产生报警信号，但是这样的系统只能给驾驶员警示信 号用来预防潜在的危险，无法提供有关周围障碍物更加全面、直观的信息。 因此，由于现有技术中存在上述的技术缺陷，是本领域内技术人员亟待解决的技 术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一种具备空间绘图功能的多角度旋转超声测距系统，旨在提 供一种利用单个探头实现全方位距离检测的装置。 为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案： 具备空间绘图功能的多角度旋转超声测距系统，包括控制模块、电机模块、超声波 收发模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述控制模块连接电机模块，控制所述电机模 块带动超声波收发模块转动；所述控制模块连接超声波收发模块，控制所述超声波收发模 块发出和接收超声波信号；所述控制模块分别连接显示模块和报警模块，控制所述显示模 块显示距离信息或空间轮廓信息，控制所述报警模块报警；所述电源模块为上述各功能模 块供电。 优选的，所述控制模块包括主控模块和辅助控制模块，所述主控模块和辅助控制 模块均为STC89C52单片机，所述主控模块控制全系统的控制、计算和显示，所述辅助控制 模块控制电机模块的工作。 优选的，所述电机模块包括步进电机和电机控制模块，所述电机控制模块控制所 述步进电机的旋转。 优选的，所述显示模块包括数码显示模块和图形显示模块，所述数码显示模块直 接显示障碍物距离，所述图形显示模块显示根据障碍物点串联绘制的周围空间轮廓图。 本专利技术的有益之处在于：首先，该装置利用步进电机带动探头旋转实现多角度测 量，有利于降低检测盲区。其次，在满足常用的超声波测距功能的同时添加了绘图功能，系 统可根据不同角度的距离信息绘制被测区域空间轮廓图形，并在显示屏上实时进行显示， 更加直观。最后该系统的电源采用太阳能进行供电，更加节能环保。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术的各模块连接结构示意图； 图2为本专利技术的超声波收发模块的超声时序图； 图3为本专利技术报警模块原理图；【具体实施方式】 下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚和详细 的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本 专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实 施例，都属于本专利技术保护的范围。 如图1所示的具备空间绘图功能的多角度旋转超声测距系统，包括控制模块、电 机模块、超声波收发模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述控制模块连接电机模块，控 制所述电机模块带动超声波收发模块转动；所述控制模块连接超声波收发模块，控制所述 超声波收发模块发出和接收超声波信号；所述控制模块分别连接显示模块和报警模块，控 制所述显示模块显示距离信息或空间轮廓信息，控制所述报警模块报警；所述电源模块为 上述各功能模块供电。 更进一步的，所述控制模块包括主控模块和辅助控制模块，所述主控模块和辅助 控制模块均为STC89C52单片机，所述主控模块控制全系统的控制、计算和显示，所述辅助 控制模块控制电机模块的工作。 更进一步的，所述电机模块包括步进电机和电机控制模块，所述电机控制模块控 制所述步进电机的旋转。 更进一步的，所述显示模块包括数码显示模块和图形显示模块，所述数码显示模 块直接显示障碍物距离，所述图形显示模块显示根据障碍物点串联绘制的周围空间轮廓 图。 利用超声波测距的原理如下： 在控制模块的控制下，步进电机带动超声波收发模块进行旋转扫描，每旋转一定 角度由超声波发射探头发射超声波，当超声波遇到障碍物时发生反射，由接收探头接收回 波，同时控制模块进行中断处理采集数据，计算距离，通过数码管实时显示数值，报警模块 根据距离信息发出报警提示；扫描结束，根据所获取的全部距离信息绘制被检测区域空间 轮廓图形并在液晶屏上显示。 1、控制模块： 由于本设计需要的硬件资源较多，一个单片机不能满足要求，因此系统采用2个 STC89C52单片机，分为主控单片机和辅助单片机，两个单片机可单独控制使用也可联机使 用。主单片机主要负责全系统的控制、计算和显示；辅助单片机用于控制步进电机的扫描。 主单片机的T0计时器用于超声波的收发计时，T1计时器用于数码管的扫描显示， T2计时器用于串口通讯的波特率控制。P1. 0控制超声波的发送，P3. 2引脚作为外部中断 采集超声回波数据。P0 口直接与4位七段数码管相连输出数码管对应的段码表，P2. 4~ P2. 7 口作为数码管的选通接口。P3. 0和P3. 1作为串行通信接口直接与串口显示屏相连。 步进电机控制器利用辅助单片机的P3. 2引脚作为外部中断，当检测到有当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
具备空间绘图功能的多角度旋转超声测距系统，其特征在于：包括控制模块、电机模块、超声波收发模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述控制模块连接电机模块，控制所述电机模块带动超声波收发模块转动；所述控制模块连接超声波收发模块，控制所述超声波收发模块发出和接收超声波信号；所述控制模块分别连接显示模块和报警模块，控制所述显示模块显示距离信息或空间轮廓信息，控制所述报警模块报警；所述电源模块为上述各功能模块供电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任月清，齐利晓，赵崇，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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