基于超声波测距的探坑设备制造技术

本实用新型专利技术涉及探测技术，具体涉及基于超声波测距的探坑设备，包括超声波电路模块、MSP430控制模块以及上位机；MSP430控制模块与超声波电路模块通信连接，与上位机串口通信。该探坑设备体积小，便于携带，电路简单，耗电量低，性能优良，成本低，价格低廉，模块化程度高，易于集成。

Exploration pit equipment based on ultrasonic distance measurement

The utility model relates to the detection technology, in particular to the exploration pit equipment based on ultrasonic distance measurement, including the ultrasonic circuit module, the MSP430 control module and the upper computer; the MSP430 control module is connected with the ultrasonic circuit module and communicates with the serial port of the upper computer. The pits are small in size, easy to carry, simple in circuit, low in power consumption, good in performance, low in cost, low in price, high in modularity, and easy to integrate.

【技术实现步骤摘要】
基于超声波测距的探坑设备
本技术属于探测
，尤其涉及基于超声波测距的探坑设备。
技术介绍
超声波（ultrasonic）是一种频率高于20000Hz的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。目前来看，超声波测距已经十分成熟，造价也较低，但是仍然在功耗和对测量距离的运用上有所欠缺。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种功耗低，利用超声波测量距离实现坑点的探测的设备。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：基于超声波测距的探坑设备，包括超声波电路模块、MSP430控制模块以及上位机；MSP430控制模块与超声波电路模块通信连接，与上位机串口通信。在上述的基于超声波测距的探坑设备中，超声波电路模块包括STC11F02单片机，超声波发射电路以及超声波接收电路；STC11F02单片机分别连接超声波发射电路、超声波接收电路以及MSP430控制模块。在上述的基于超声波测距的探坑设备中，超声波发射电路包括第一超声波传感器和MAX3232芯片；MAX3232芯片与STC11F02单片机连接。在上述的基于超声波测距的探坑设备中，超声波接收电路包括第二超声波传感器、前级放大电路，选频电路，固定放大电路和电平比较电路；并采用OPA4251四运放芯片进行电路搭建。在上述的基于超声波测距的探坑设备中，MSP430控制模块采用TexasInstruments公司的MSP430G2553的混合信号微处理器。本技术的有益效果是：（1）体积小，便于携带。（2）电路简单，耗电量低，性能优良。（3）成本低，价格低廉。（4）模块化程度高，易于集成。附图说明图1是本技术一个实施例的电路模块框图；图2是本技术一个实施例测距探坑示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式进行详细描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本实施例采用以下技术方案来实现，基于超声波测距的探坑设备，包括超声波电路模块、MSP430控制模块以及上位机；MSP430控制模块与超声波电路模块通信连接，与上位机串口通信。进一步，超声波电路模块包括STC11F02单片机，超声波发射电路以及超声波接收电路；STC11F02单片机分别连接超声波发射电路、超声波接收电路以及MSP430控制模块。进一步，超声波发射电路包括第一超声波传感器和MAX3232芯片；MAX3232芯片与STC11F02单片机连接。进一步，超声波接收电路包括第二超声波传感器、前级放大电路，选频电路，固定放大电路和电平比较电路；并采用OPA4251四运放芯片进行电路搭建。更进一步，MSP430控制模块采用TexasInstruments公司的MSP430G2553的混合信号微处理器。具体实施时，如图1所示，基于超声波测距的探坑设备，包括超声波电路模块、MSP430控制模块以及上位机。其中，超声波电路模块包括STC11F02单片机，超声波发射电路以及超声波接收电路。而且，STC11F02单片机具有低功耗，超低价，主频速度高的特点。采用复用的I/O功能，一方面实现与MSP430控制模块进行通信，另一方面实现对超声波的收发进行控制，计算出收发时间，以脉冲形式在I/O口体现。而且，超声波发射电路采用MAX3232芯片进行LVTTL/RS232转换，MAX3232芯片采用专有的低压差发送器输出级，利用双电荷泵实现真正的RS-232特性，可确保在120kbps数据速率下维持RS-232输出电平。器件仅需四个0.1uF的外接小尺寸电荷泵电容。超声波发射电路，STC11F02单片机控制发射电路供电，仅当需要发射超声波时，STC11F02单片机通过引脚高电平驱动三极管为MAX3232芯片提供5V电压，从而降低了系统的静态功耗。同时向MAX3232芯片输入端输入RS-232电平下频率为40kHz的高频信号，使得MAX3232芯片输出TTL电平下频率为40kHz的高频信号来驱动超声波传感器发射超声波。而且，超声波接收电路包括第二超声波传感器前级放大电路，选频电路，固定放大电路以及电平比较电路，并采用OPA4251四运放芯片进行电路搭建。具有单电源，高精度，低温漂，低零漂，满电压输出以及低功耗等特性。超声波接收电路产生的周期方波输入给STC11F02单片机进行处理，从而在STC11F02单片机对应I/O口上输出一个电压脉冲，该电压脉冲的脉宽为发射超声波到接收到超声波的时间间隔。其中，MSP430控制模块一方面实现与所述超声波电路模块通信连接，另一方面实现与上位机的进行串口通信。并且，MSP430控制模块的处理器采用TexasInstruments公司的MSP430G2553的混合信号微处理器，其具有四种校准频率并高达16MHz的内部频率，具有两个16位定时器，分别具有三个捕获/比较寄存器，特点在于超低功耗，可在不到1us的时间里超快速地待机模式唤醒，极大提高续航时间。MSP430控制模块利用片内定时器在对应I/O口产生周期为25ms，高脉宽为50us的PWM波，用于使能STC11F02单片机产生40kHz方波驱动超声波发射电路发生超声波。同时，利用片内定时器的捕获寄存器对STC11F02单片机产生的电压脉冲信号进行捕获。MSP430控制模块利用测得距离，在单片机内进行探坑算法获得坑点的位置和深度。并利用MAX3232芯片与上位机进行串口通信，将4路测距以及坑点的位置和深度上传至上位机，进行数据的记录。并且，本实施例控坑设备采用5V电源适配器进行供电。本实施例基于超声波测距的探坑设备，首本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于超声波测距的探坑设备，其特征是，包括超声波电路模块、MSP430控制模块以及上位机；MSP430控制模块与超声波电路模块通信连接，与上位机串口通信。

【技术特征摘要】
1.基于超声波测距的探坑设备，其特征是，包括超声波电路模块、MSP430控制模块以及上位机；MSP430控制模块与超声波电路模块通信连接，与上位机串口通信。2.如权利要求1所述的基于超声波测距的探坑设备，其特征是，超声波电路模块包括STC11F02单片机，超声波发射电路以及超声波接收电路；STC11F02单片机分别连接超声波发射电路、超声波接收电路以及MSP430控制模块。3.如权利要求2所述的基于超声波测距的探坑设备，其特征是，超声波发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宗昊，刘欣缘，孙嘉森，罗义军，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42