一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，属于实时嵌入式监测控制技术领域。本实用新型专利技术包括单片机I、电压放大电路、超声波发射器、超声波接收器、信号放大电路、比较器、触发器、测温电路、单片机II、上位机；所述单片机I与电压放大电路相连，电压放大电路与超声波发射器相连，超声波发生器与超声波接收器相连，超声波接收器与信号放大电路相连，信号放大电路与比较器相连，比较器与触发器相连，触发器与单片机II相连，测温电路与单片机II相连，单片机II与上位机相连。本实用新型专利技术解决了常规红外监测传输距离较短，定位系统复杂度较高，以及GPS监测代价大等问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，属于实时嵌入式监测控制

技术介绍
目前，交通安全问题频发，因此车辆驾驶轨迹跟踪及监测技术受到了广泛关注。在实际车辆驾驶过程中，引起交通安全问题的因素很多，既有主观方面的原因，也有客观方面的原因。而往往引起交通安全事故的根源无非驾驶员本身或者车辆问题，例如在驾校进行驾驶培训场所、车辆性能测试场所等地，通过安装电子辅助装置进行模拟监测，有效的监测驾驶员在驾驶车辆的轨迹路线以及车辆行驶路径，进行大数据分析，就会起到较好的作用和影响。常规的监测技术有红外监测，但是设计系统较为复杂，准确性不高，而GPS定位技术代价较大，因此本技术通过设计出一种基于实时嵌入式超声波车辆路径监测装置，实现对安全隐患及时发现，尽早处理，有效的规避交通风险。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：本技术提供一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，以用于解决红外技术监测数据不及时准确，系统较为复杂，GPS定位技术应用代价较大等问题。本技术技术方案是：一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，包括单片机I1、电压放大电路2、超声波发射器3、超声波接收器4、信号放大电路5、比较器6、触发器7、测温电路8、单片机II9、上位机10；所述单片机I1与电压放大电路2相连，电压放大电路2与超声波发射器3相连，超声波发生器3与超声波接收器4相连，超声波接收器4与信号放大电路5相连，信号放大电路5与比较器6相连，比较器6与触发器7相连，触发器7与单片机II9相连，测温电路8与单片机II9相连，单片机II9与上位机10相连。所述电压放大电路2包括定值为100K的电阻R1、定值为20K的电阻R2、定值为25K的电阻R3、定值为50K的电阻R4、型号为2N2222的三极管Q1、定值为10μF的电容C1、C2、C3、C4；所述电阻R1一端与+5V电源相连，另一端与电阻R2、电容C1相连；所述电阻R2一端分别与电阻R1、电容C1、三极管Q1的基极相连，另一端与单片机I1的P1.0口相连；所述电阻R3一端分别与+5V电源、电阻R1、电容C2相连，另一端分别与三极管Q1的集电极、电容C4相连；所述电阻R4一端与三极管Q1的发射极相连，另一端接地；所述电容C3一端与电容C2相连，另一端接地；所述电容C4一端分别与电阻R3、三极管Q1的集电极相连，另一端与超声波发射器3的A1端口相连。所述超声波发射器3包括芯片六反相器U1-7404、定值为10μF的电容C5、超声波发射头；所述六反相器U1-7404的A1、A2、A3端口与电压放大电路2的Sout口相连，Y1端口与A4、A5相连；所述电容C5一端与六反相器U1-7404的Y4、Y5端口相连，另一端与超声波发射头相连；所述六反相器U1-7404的Y2、Y3端口与超声波发射头相连；所述六反相器U1-7404的VCC端口接+5.5V电源；所述六反相器U1-7404的GND端口接地。所述超声波接收器4包括定值为10K电阻R5、电阻R7、电阻R8、定值为20K电阻R6、定值为10μF的电容C6、C7和C9、定值为100nF的电容C8、芯片U2-51、超声波接收头；所述电容C6一端与芯片U2-51端口1相连，另一端接地；所述电容C7一端与电阻R5相连，另一端接地；所述电阻R5一端与电容C7相连，另一端与芯片U2-51的端口2相连；所述电容C8一端接地，另一端与芯片U2-51的端口3相连；所述电阻R6一端与芯片U2-51的端口5相连，另一端与电阻R7、芯片U2-51的端口8相连；所述电容C9一端与芯片U2-51的端口6相连，另一端接地；所述电阻R7一端与电阻R6相连，另一端与电阻R8、芯片U2-51的端口7相连；所述超声波接收头一端与芯片U2-51的端口1相连，另一端接地。所述信号放大电路5包括定值为10K的电阻R9、R10、R11、R13和R15、定值为5K的电阻R12和R14、放大器N1、N2；所述电阻R9一端与电阻R10、放大器N1的输出端相连，另一端与电阻R11、电压输入端Ui相连；所述电阻R10一端与电阻R9、放大器N1的输出端相连，另一端与电阻R13、放大器反相输入端相连；所述电阻R11一端与电阻R9、电压输入端Ui相连，另一端与电阻R15、放大器N2的反相输入端相连；所述电阻R12一端与放大器N2的同相输入端相连，一端接地；所述电阻R13一端与电阻R10、放大器N1的反相输入端相连，另一端与电阻R15、电压输出端Uo相连；所述电阻R14一端与放大器N1的同相输入端相连，另一端接地；所述电阻R15一端与电阻R11、放大器N2的反相输入端相连，另一端与电阻R13、电压输出端Uo相连。所述测温电路8包括单片机II9、定值为10K的电阻R16、DS18B20温度传感器；所述单片机II9采用51单片机，所述DS18B20温度传感器的GND和Vdd端口接地，DQ端口与电阻R16、51单片机的I/O端口相连；所述电阻R16一端与51单片机的I/O端口、DS18B20温度传感器的DQ端口相连，另一端接+5.5V电源。本技术的工作原理是：首先是超声波发射端通过单片机I1进行信号的调制，脉冲宽度为200微妙，而脉冲间隔根据汽车行驶速度定为0.1秒。根据常规调制理论可知，调制信号的峰值越高，超声波的作用距离越远，因此通过电压放大电路2对单片机I1信号进行放大，之后再加载到超声波传感器上，接着由超声波发射器3进行超声波信号的发射。接着超声波接收器4对超声波信号进行接收，通过信号放大电路5放大约100dB后送入比较器6此处的比较器技术属常规技术，将正弦波信号整形为方形波信号，而后通过触发器7此处的触发器技术属常规技术触发中断（触发器7通过单片机门接口INT0与单片机II8相连），单片机II9读取信号数据，由于声波速度和温度有关，所以本设计加入测温电路8，通过DS18B20进行实地温度的监测，然后同样传输给单片机II9，经过信号的A/D转化处理之后，单片机II9通过整合获取的信号数据，最后发送给计算机，利用上位机进行车辆轨迹的绘制，实现对车辆路径信息的实时显示。本技术的有益效果是：本技术解决了红外技术监测数据不及时准确，系统较为复杂，GPS定位技术应用代价较大等问题。并且该装置不需要人为干预，数据直接由单片机获取并传输至计算机，保证了数据在传输过程中的不失真。本装置结构简单，操作方便、安全可靠、成本低廉、节约环保；而且该技术具有很好的经济普适性。附图说明图1为本技术的功能模块连接框图；图2为本技术的实体结构示意图；图3为本技术中电压放大电路图；图4为本技术中超声波发射器电路图；图5为本技术中超声波接收器电路图；图6为本技术中信号放大电路图；图7为本技术中测温电路图。图1-7中各标号：1-单片机I，2-电压放大电路，3-超声波发射器，4-超声波接收器，5-信号放大电路，6-比较器，7-触发器，8-测温电路，9-单片机I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，其特征在于：包括单片机I（1）、电压放大电路（2）、超声波发射器（3）、超声波接收器（4）、信号放大电路（5）、比较器（6）、触发器（7）、测温电路（8）、单片机II（9）、上位机（10）；所述单片机I（1）与电压放大电路（2）相连，电压放大电路（2）与超声波发射器（3）相连，超声波发生器（3）与超声波接收器（4）相连，超声波接收器（4）与信号放大电路（5）相连，信号放大电路（5）与比较器（6）相连，比较器（6）与触发器（7）相连，触发器（7）与单片机II（9）相连，测温电路（8）与单片机II（9）相连，单片机II（9）与上位机（10）相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，其特征在于：包括单片机I（1）、电压放大电路（2）、超声波发射器（3）、超声波接收器（4）、信号放大电路（5）、比较器（6）、触发器（7）、测温电路（8）、单片机II（9）、上位机（10）；所述单片机I（1）与电压放大电路（2）相连，电压放大电路（2）与超声波发射器（3）相连，超声波发生器（3）与超声波接收器（4）相连，超声波接收器（4）与信号放大电路（5）相连，信号放大电路（5）与比较器（6）相连，比较器（6）与触发器（7）相连，触发器（7）与单片机II（9）相连，测温电路（8）与单片机II（9）相连，单片机II（9）与上位机（10）相连。
2.根据权利要求1所述的基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，其特征在于：所述电压放大电路（2）包括定值为100K的电阻R1、定值为20K的电阻R2、定值为25K的电阻R3、定值为50K的电阻R4、型号为2N2222的三极管Q1、定值为10μF的电容C1、C2、C3、C4；所述电阻R1一端与+5V电源相连，另一端与电阻R2、电容C1相连；所述电阻R2一端分别与电阻R1、电容C1、三极管Q1的基极相连，另一端与单片机I（1）的P1.0口相连；所述电阻R3一端分别与+5V电源、电阻R1、电容C2相连，另一端分别与三极管Q1的集电极、电容C4相连；所述电阻R4一端与三极管Q1的发射极相连，另一端接地；所述电容C3一端与电容C2相连，另一端接地；所述电容C4一端分别与电阻R3、三极管Q1的集电极相连，另一端与超声波发射器（3）的A1端口相连。
3.根据权利要求1所述的基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，其特征在于：所述超声波发射器（3）包括芯片六反相器U1-7404、定值为10μF的电容C5、超声波发射头；所述六反相器U1-7404的A1、A2、A3端口与电压放大电路（2）的Sout口相连，Y1端口与A4、A5相连；所述电容C5一端与六反相器U1-7404的Y4、Y5端口相连，另一端与超声波发射头相连；所述六反相器U1-7404的Y2、Y3端口与超声波发射头相连；所述六反相器U1-7404的VCC端口接+5.5V电源；所述六反相器U1-7404的GND端口接地。
4.根据权利要求1所述的基于实时嵌入式的超声波车辆路径监测装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤守国，薛冷，张晶，范洪博，肖智斌，吴晟，容会，崔毅，李润鑫，孙俊，王剑平，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53