一种多路同步超声波测距系统技术方案

本实用新型专利技术以中央处理器单片机AT89C51与可编程模块FPGA作为核心部件，设计并制作了一种多路同步超声波测距系统。其中，单片机AT89C51控制同步发射超声波与启动计时计数器，并在接收到回波后对计时计数器的值进行处理。可编程模块FPGA主要实现125kHz的超声波的发射与接收以及六路超声波从发射到接收之间时间的精确测量。第一路到第五路超声波换能器用于测量距离，它们被等间距的分别安装在测距仪的固定板上，系统采用收发同体的探头，有效的保证了各探头到被测物体的垂直测量距离。第六路超声波换能器安装在测距仪的左侧，在测距仪的右侧安装一块标准档板，能够较准确的测量当时环境下的声速，用于温度补偿，避免因环境因素变化而造成的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种多路同步超声波测距系统
本技术属于非接触测量领域，尤其涉及一种多路同步超声波测距系统。
技术介绍
超声波测距仪利用了一种非接触性的检测方法测量距离，因其结构简单紧凑、可靠性高、实时性强等优点，近年来已经得到了广泛应用，如液位测量，修路过程中路面平整检测，汽车倒车雷达，机器人辅助视觉识别系统等。但因超声波在空气中传播时受到诸如环境温度、湿度、风速等影响，传统的超声波测距系统精度普遍较低。常规超声波系统采用增加硬件温度补偿模块的方法仅能在一定程度上避免因环境温度变化带来的测量误差，且系统灵活性不高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多路同步超声波测距系统，旨在解决常规超声波测距系统测量精度低、灵活性不高的问题。本技术的技术方案如下：一种多路同步超声波测距系统，包括：显示与控制模块、中央处理器、可编程模块、超声波换能模块和环境补偿模块；其中包含所述可编程模块与所述中央处理器的外壳就是测距仪，所述中央处理器作为输入与所述显示与控制模块连接，所述中央处理器与可编程模块双向连接，所述可编程模块双向连接于所述超声波换能模块和所述环境补偿模块，所述超声波换能模块与所述环境补偿模块不具有连接关系。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路同步超声波测距系统，其特征在于，包括：显示与控制模块、中央处理器、可编程模块、超声波换能模块和环境补偿模块；其中包含所述可编程模块与所述中央处理器的外壳就是测距仪，所述中央处理器作为输入与所述显示与控制模块连接，所述中央处理器与可编程模块双向连接，所述可编程模块双向连接于所述超声波换能模块和所述环境补偿模块，所述超声波换能模块与所述环境补偿模块不具有连接关系。

【技术特征摘要】
1.一种多路同步超声波测距系统，其特征在于，包括：显示与控制模块、中央处理器、可编程模块、超声波换能模块和环境补偿模块；其中包含所述可编程模块与所述中央处理器的外壳就是测距仪，所述中央处理器作为输入与所述显示与控制模块连接，所述中央处理器与可编程模块双向连接，所述可编程模块双向连接于所述超声波换能模块和所述环境补偿模块，所述超声波换能模块与所述环境补偿模块不具有连接关系。2.根据权利要求1所述的多路同步超声波测距系统，其特征在于，所述中央处理器使用单片机AT89C51；所述中央处理器负责发送信号启动超声波的发射，且将所得的计时计数值进行处理计算，得到当前声速精确值与五个距离值，并将结果通过所述显示与控制模块显示出来。3.根据权利要求1所述的多路同步超声波测距系统，其特征在于，所述显示与控制模块主要用于显示所述中央处理器的计算结果和调整测距仪的平衡。4.根据权利要求1所述的多路同步超声波测距系统，其特征在于，所述超声波换能模块包括五路超声波换能器，每路所述超声波换能器包括发射单元与接收单元，所述可编程模块连接于所述发射单元，所述发射单元连接于所述接收单元，所述接收单元连接于所述可编程模块。5.根据权利要求1所述的多路同步超声波测距系统，其特征在于，所述环境补偿模块主要包括第六路超声波换能器与一块标准挡板；所述第六路超声波换能器接在所述测距仪的一侧，与所述可编程模块双向连接，所述标准档板接在所述测距仪没有安装所述第六路超声波换能器的地方。6.根据权利要求1所述的多路同步超声波测距系统，其特征在于，所述可编程模块，即可编程硬件FPGA，包括发射单元、顺序执行计数器、数据选择器、计时计数器与接收单元五部分；所述发射单元、所述顺序执行计数器、所述数据选择器与所述接收单元均连接于所述计时计数器；所述发射单元主要完成脉冲串的发射与使所述计时计数器启动的功能，一定数量的脉冲信号通过端口1发送至所述超声波换能模块，并启动所述计时计数器；接收信号通过端口3被所述接收单元接收，所述接收单元接收完数据后，使所述计时计时器关闭，并通过端口2触发所述中央处理器使其处于接收数据状态；所述计时计数器主要测量脉冲从发出去到接收到的时间间隔和对脉冲进行计数；所述数据选择器与所述顺序执行计数器完成计数值数据的读取。7.根据权利要求4所述的多路同步超声波测距系统，其特征在于，所述超声波换能器的发射单元电路包括三个电阻R1、R2、R3，两个三极管Q1、Q2，一个场效应管Q3，一个电解电容C1，一个TRANS1变压器T和一个晶振L1；所述可编程模块输出的脉冲信号通过所述电阻R1分别接入所述三极管Q1与所述三极管Q2的基极，所述三极管Q1的集电极接+5V电压，所述三极管Q2的集电极接地，所述三极管Q1、Q2的发射极相连，且所述三极管Q1、Q2的发射极同时连接到所述场效应管Q3的栅极，所述TRANS1变压器T的初级电感一端连接于所述场效应管Q3的漏极、衬底、源极并接地，不与所述场效应管Q3连接的一端通过所述电阻R2接+5V电压，所述电解电容C1的正极接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欢，赵峰，王岳彪，
申请(专利权)人：陕西尚品信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61