一种基于DSP的超声波测距仪制造技术

本实用新型专利技术提供的一种基于DSP的超声波测距仪，涉及测距技术领域，该超声波测距仪包括温度补偿电路模块、DSP处理器、高频高压驱动电路模块、收发一体超声波换能器、信号处理模块以及显示电路模块。本实用新型专利技术提供的超声波测距仪其采用DSP作为装置的核心处理器，可提高系统对回波信号的处理能力，而增加的温度补偿电路模块，可对超声波的波速进行实时修正，从而有效的提高装置的测距精度。

An ultrasonic range finder based on DSP

The utility model provides an ultrasonic range finder based on DSP, which involves the field of distance measurement. The ultrasonic rangefinder includes a temperature compensation circuit module, a DSP processor, a high frequency and high voltage drive circuit module, an ultrasonic transducer, a signal processing module and a display circuit module. The ultrasonic range finder provided by the utility model uses DSP as the core processor of the device, which can improve the processing capability of the echo signal, and the increase of the temperature compensation circuit module can correct the wave velocity of the ultrasonic wave in real time, thus effectively improving the precision of the distance measurement of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的超声波测距仪
本技术涉及测距
，尤其指一种基于DSP的超声波测距仪。
技术介绍
随着科技的迅速发展，测距系统广泛应用于自动化技术、工业机器人、汽车倒车雷达及防洪抗灾减灾体系等众多领域，测距的方式有多种，比如激光测距法、雷达测距法及超声波测距法，其中，超声波测距作为一种非接触式测量，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好等特点，而且结构简单、成本低廉，因此它已然成为测距系统中的重中之重。然而，目前很多超声波测距仪的测量精度并不是很高，主要原因有两点：其一、它采用8位的单片机作为核心处理器对电子元件捕捉到的超声波回波信号进行处理来判断超声波传播的时间，此种单片机的运算速度不快、对回波信号的处理能力不强。其二、众所周知，超声波的传播速度受环境温度影响较大，超声波在15℃时的传播速度为340m/s，当环境温度每升高1℃，声速增加约为0.61m/s，而很多超声波测距仪它的单片机处理器没有对环境温度进行检测、反馈处理，因此往往当前环境温度下的波速值与单片机处理器内部预设的波速值不一样，这将导致较大的计算误差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于DSP的超声波测距仪，采用DSP作为装置的核心处理器，可提高系统对回波信号的处理能力，增加的温度补偿电路模块，可对超声波的波速进行实时修正，解决了现有技术中的超声波测距仪测距精度不高的问题。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种基于DSP的超声波测距仪，包括温度补偿电路模块、DSP处理器、高频高压驱动电路模块、收发一体超声波换能器、信号处理模块以及显示电路模块；所述DSP处理器包括温度补偿输入端、1号PWM波输出端、2号PWM波输出端、选通信号输出端、回波信号输入端和数据输出端；所述高频高压驱动电路模块包括1号PWM波输入端、2号PWM波输入端、选通信号输入端以及电压信号输出端；所述收发一体超声波换能器包括电源输入端和信号输出端；所述信号处理模块包括按序依次电连接的放大电路、滤波电路、整形电路以及电平比较电路；所述温度补偿电路模块与DSP处理器的温度补偿输入端电连接，所述温度补偿电路模块能够检测、利用当前环境温度对超声波的实时波速值进行修正并将该修正后的实时波速值以电压信号的形式传送给DSP处理器，所述DSP处理器的1号PWM波输出端、2号PWM波输出端分别与高频高压驱动电路模块的1号PWM波输入端、2号PWM波输入端电连接，所述DSP处理器的选通信号输出端与高频高压驱动电路模块的选通信号输入端电连接，所述高频高压驱动电路模块能将来自DSP处理器的低压PWM波转变为高频高压的正弦波，所述高频高压驱动电路模块的电压输出端与收发一体超声波换能器的电源输入端电连接，所述收发一体超声波换能器的信号输出端与放大电路的输入端电连接，所述电平比较电路的输出端与DSP处理器的回波信号输入端电连接，所述DSP处理器的数据输出端与显示电路模块电连接。进一步地，所述温度补偿电路模块中用于感应环境温度变化的器件为温度传感器，所述温度传感器采用AD592集成温度传感器。进一步地，所述DSP处理器采用TMS320F2812，所述DSP处理器发送的PWM波的工作频率为26KHz、工作电压为5V。更进一步地，所述收发一体超声波换能器采用DYA-25-20C，所述收发一体超声波换能器的超声波探头的工作频率为26KHz、工作电压为1000V。更进一步地，所述放大电路包括信号为AD620的前置放大器，所述前置放大器的2号引脚、3号引脚经过一限幅电路与收发一体超声波换能器的信号输出端电连接。再进一步地，所述电平比较电路包括比较器和触发器，所述比较器的输入端与整流电路连接，所述比较器的输出端与触发器的输入端连接，所述触发器的输出端与DSP处理器的回波信号输入端连接，所述比较器采用型号为TLC27L4CD的比较器芯片，所述触发器采用型号为SN74LS279AD的触发器芯片。优选地，所述显示电路模块采用J12864液晶显示屏。在本技术提供的超声波测距仪中，DSP处理器作为装置的核心处理器，其运算速度比传统的8位的单片机的运算速度快很多，提高了系统对回波信号的处理能力，而温度补偿电路模块可根据检测到的当前环境温度值对超声波的实时波速进行修正并将修正值提供给DSP处理器，使得DSP处理器可以以准确的波速值对超声波信号进行处理、计算，从而不影响装置整体测量的稳定性、精确性，减小了测距偏差；另外，该超声波测距仪中的信号处理模块对回波信号进行放大、过滤、整流以及电平比较多环节处理，进一步保证了装置的测距精度。附图说明图1为本技术中的超声波测距仪的总体结构框图；图2为本技术中的温度补偿电路模块的电路图；图3为本技术中的高频高压驱动电路模块的电路图；图4为本技术中的放大电路的电路图；图5为本技术中的滤波电路的电路图；图6为本技术中的整流电路的电路图；图7为本技术中的电平比较电路的电路分解图，其包括五个模块。附图标记为：1——温度补偿电路模块2——DSP处理器3——高频高压驱动电路模块4——收发一体超声波换能器5——信号处理模块6——显示电路模块具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“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，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。如图1所示，一种基于DSP的超声波测距仪，包括温度补偿电路模块1、DSP处理器2、高频高压驱动电路模块3、收发一体超声波换能器4、信号处理模块5以及显示电路模块6；所述DSP处理器2包括温度补偿输入端、1号PWM波输出端、2号PWM波输出端、选通信号输出端、回波信号输入端和数据输出端；所述高频高压驱动电路模块3包括1号PWM波输入端、2号PWM波输入端、选通信号输入端以及电压信号输出端；所述收发一体超声波换能器4包括电源输入端和信号输出端；所述信号处理模块5包括按序依次电连接的放大电路、滤波电路、整形电路以及电平比较电路；具体地，如图3所示，所述高频高压驱动电路模块3包括与非门、TTL/MOS接口器件、功率管以及高频脉冲变压器，所述与非门的数量为4个，所述功率管包括1号功率管和2号功率管，所述TTL/MOS接口器件采用SN75372D，所述功率管采用IRF520，所述高频高压驱动电路模块3的1号PWM波输入端经过两个与非门与TTL/MOS接口器件的1号引脚电连接，所述高频高压驱动电路模块3的2号PWM波输入端经过另外两个与非门与TTL/MOS接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP的超声波测距仪，其特征在于：包括温度补偿电路模块(1)、DSP处理器(2)、高频高压驱动电路模块(3)、收发一体超声波换能器(4)、信号处理模块(5)以及显示电路模块(6)；所述DSP处理器(2)包括温度补偿输入端、1号PWM波输出端、2号PWM波输出端、选通信号输出端、回波信号输入端和数据输出端；所述高频高压驱动电路模块(3)包括1号PWM波输入端、2号PWM波输入端、选通信号输入端以及电压信号输出端；所述收发一体超声波换能器(4)包括电源输入端和信号输出端；所述信号处理模块(5)包括按序依次电连接的放大电路、滤波电路、整形电路以及电平比较电路；所述温度补偿电路模块(1)与DSP处理器(2)的温度补偿输入端电连接，所述温度补偿电路模块(1)能够检测、利用当前环境温度对超声波的实时波速值进行修正并将该修正后的实时波速值以电压信号的形式传送给DSP处理器(2)，所述DSP处理器(2)的1号PWM波输出端、2号PWM波输出端分别与高频高压驱动电路模块(3)的1号PWM波输入端、2号PWM波输入端电连接，所述DSP处理器(2)的选通信号输出端与高频高压驱动电路模块(3)的选通信号输入端电连接，所述高频高压驱动电路模块(3)能将来自DSP处理器(2)的低压PWM波转变为高频高压的正弦波，所述高频高压驱动电路模块(3)的电压输出端与收发一体超声波换能器(4) 的电源输入端电连接，所述收发一体超声波换能器(4)的信号输出端与放大电路的输入端电连接，所述电平比较电路的输出端与DSP处理器(2)的回波信号输入端电连接，所述DSP处理器(2)的数据输出端与显示电路模块(6)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的超声波测距仪，其特征在于：包括温度补偿电路模块(1)、DSP处理器(2)、高频高压驱动电路模块(3)、收发一体超声波换能器(4)、信号处理模块(5)以及显示电路模块(6)；所述DSP处理器(2)包括温度补偿输入端、1号PWM波输出端、2号PWM波输出端、选通信号输出端、回波信号输入端和数据输出端；所述高频高压驱动电路模块(3)包括1号PWM波输入端、2号PWM波输入端、选通信号输入端以及电压信号输出端；所述收发一体超声波换能器(4)包括电源输入端和信号输出端；所述信号处理模块(5)包括按序依次电连接的放大电路、滤波电路、整形电路以及电平比较电路；所述温度补偿电路模块(1)与DSP处理器(2)的温度补偿输入端电连接，所述温度补偿电路模块(1)能够检测、利用当前环境温度对超声波的实时波速值进行修正并将该修正后的实时波速值以电压信号的形式传送给DSP处理器(2)，所述DSP处理器(2)的1号PWM波输出端、2号PWM波输出端分别与高频高压驱动电路模块(3)的1号PWM波输入端、2号PWM波输入端电连接，所述DSP处理器(2)的选通信号输出端与高频高压驱动电路模块(3)的选通信号输入端电连接，所述高频高压驱动电路模块(3)能将来自DSP处理器(2)的低压PWM波转变为高频高压的正弦波，所述高频高压驱动电路模块(3)的电压输出端与收发一体超声波换能器(4)的电源输入端电连接，所述收发一体超声波换能器(4)的信号输出端与放大电路的输入端电连接，所述电平比较电路的输出端与DSP处理器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞斌，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43