專利名稱：基于藍(lán)牙的無線超聲波探測儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種基于藍(lán)牙的無線超聲波探測儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可 以實用于停車場的車位探測和數(shù)據(jù)的采集管理，屬于系統(tǒng)集成和應(yīng)用電子 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前超聲波探測儀主要有兩種第一種是沒有數(shù)據(jù)采集，而只是用指 示燈或其他指示物體來顯示是否探測到物體。第二種是有數(shù)據(jù)采集，主要
是基于傳統(tǒng)的RS485的有線的數(shù)據(jù)傳輸，這樣相對第一種更加方便工作人 員通過PC機(jī)來系統(tǒng)地進(jìn)行管理。
但是對于探測儀數(shù)據(jù)量比較多的工業(yè)場合，特別是工作場合復(fù)雜，不 適合人為接近的工業(yè)場所，工作人員不可能通過人為的觀察指示物體來判 斷是否探測到物體，因此通過PC機(jī)來進(jìn)行系統(tǒng)地管理成為必需。然而對于 探測儀需求量較多的場合，例如停車場，由于每個車位布置一個探測儀， 如果采用有線的通訊方式來向PC機(jī)傳輸車位的狀態(tài)信息，布線困難將成為 一個非常難解決的問題。
隨著科技的進(jìn)步，藍(lán)牙無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性和有效性得到很好的鞏固， 其價格也己經(jīng)大幅度下降，完全可以投入工業(yè)大批量使用。結(jié)合藍(lán)牙研制 一種具有無線傳輸功能的超聲波探測儀具有非常重要的意義。 實用新型的內(nèi)容
本實用新型目的在于提供一種基于藍(lán)牙的無線超聲波探測系統(tǒng)，以實 現(xiàn)超聲波探測和數(shù)據(jù)的無線傳輸取代有線傳輸目的。這樣不僅能節(jié)省昂貴 的傳輸電纜線和復(fù)雜的施工的開支，最重要的是解決了布線難的難題。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。本系統(tǒng)包括布 置在各個探測點(diǎn)的超聲波探測儀、計算機(jī)以及與計算機(jī)相連接的主模式藍(lán) 牙通訊模塊；所述的超聲波探測儀包括主控制器模塊及與主控制器模塊相 連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)
3顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。
本系統(tǒng)的工作過程主控制器模塊通過自己內(nèi)部的定時器控制超聲波發(fā) 射模塊發(fā)射40KHZ的超聲波，當(dāng)超聲波遇到被測物體，返回并被超聲波接 收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊所接收并觸發(fā)主控制器模塊的中斷服務(wù)子程序來對數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理并且控制狀態(tài)顯示模塊顯示探測狀態(tài)，主控制器模塊將處理好的 數(shù)據(jù)存放在主控制器模塊的內(nèi)存中，并且該數(shù)據(jù)是隨著探測的狀態(tài)實時的 更新，如果此時PC機(jī)通過主模式藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送命令到從模式藍(lán)牙模 塊，并傳送給主控制器并被相應(yīng)地址的主控制器模塊識別，主控制器模塊 則將存放在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)打包成一定格式的數(shù)據(jù)串，并通過從模式藍(lán)牙通 訊模塊發(fā)送出去，由主模式藍(lán)牙通訊模塊接收并傳送給PC機(jī)，由于數(shù)據(jù)串
中存放了主控制器模塊的地址，所以PC機(jī)上就能通過解碼數(shù)據(jù)串來識別各
個探測點(diǎn)的狀態(tài)。并且很方便的在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控界面的開發(fā)。 本實用新型中的探測系統(tǒng)布線簡單，有效的節(jié)省了昂貴的傳輸電纜線 和復(fù)雜施工中的開支。

圖1超聲波發(fā)射模塊電路原理圖
圖2超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊電路原理圖
圖3狀態(tài)顯示模塊電路原理圖
圖4地址編碼模塊電路原理圖
圖5主控制器模塊電路原理圖
圖6從模式藍(lán)牙通訊模塊電路原理圖
圖7系統(tǒng)整體工作簡圖
具體實施方式
下面結(jié)合圖1 圖7對本實用新型作進(jìn)一步說明
如圖7所示，本實施例包括布置在各個探測點(diǎn)的超聲波探測儀、計算
機(jī)以及與計算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通訊模塊。超聲波探測儀包括主控制 器模塊及與主控制器模塊相連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié) 模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。在每個要探測的點(diǎn)布置一個超聲波探測儀。
本實施例通過地址設(shè)置模塊實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通訊。參數(shù)的調(diào)解能使用戶 方便的根據(jù)自己的實際情況實現(xiàn)功能。通過超聲波的發(fā)射和接收將探測的 信息傳給主控制器模塊，主控制器模塊再進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和組織，當(dāng)主控 制器模塊接收到要求回數(shù)的命令之后，將組織好的特定格式的數(shù)據(jù)通過藍(lán) 牙發(fā)送出去，因為組織好的數(shù)據(jù)中包含地址成分，這樣就能準(zhǔn)確知道每一 個點(diǎn)的超聲波探測儀的狀態(tài)信息，來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的多個探測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采 集的管理。
以下結(jié)合附圖對本實施例的各個模塊進(jìn)行詳細(xì)說明。
本系統(tǒng)的核心控制塊是主控制器模塊(如附圖5示)，用于控制電路的
單片機(jī)采用AT89S52，與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作0Hz 33Hz 、三級加密 程序存儲器、32個可編程I/O 口線、三個16位定時器/計數(shù)器八個中 斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可 喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。
超聲波發(fā)射模塊如附圖圖l所示，采用LM386作為信號的放大器，它 的引腳3和主控制器模塊的pl. 0相連。主控制器模塊如附圖圖5所示，通 過內(nèi)部定時器控制它的引腳pl. 0輸出頻率為40Khz的5V信號，通過LM386 放大并經(jīng)過超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射出去。LM386的工作電壓采用和主控制器 模塊一樣的電源和地。
超聲波此時遇到被測物體經(jīng)過反射回到超聲波接收以及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊 (如附圖2所示)，該模塊采用紅外芯片cx20106a來接收超聲波信號，采 用紅外芯片的優(yōu)點(diǎn)是它的接收范圍在38Khz 42Khz之間，這樣就提高了接 收的靈敏度，相應(yīng)降低了干擾。紅外芯片接收到超聲波信號通過引腳7傳 送給LM358的引腳3，并和引腳2輸入的參考電壓比較，如果輸入的電壓高 于參考電壓，則LM358通過引腳1將5V信號傳輸給主控制器模塊的中斷引 腳并觸發(fā)中斷，此時主控制器模塊則將探測狀態(tài)處理成特定的數(shù)據(jù)存放在 內(nèi)存中，以待取走。圖中的滑動變阻器起到調(diào)節(jié)參考電壓的作用，這樣就 進(jìn)一步調(diào)節(jié)了超聲波探測的最遠(yuǎn)距離，這里稱之為探測靈敏度調(diào)節(jié)器。圖中加了一個3位的撥碼開關(guān)，用來作測量檔次的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)已經(jīng)通過軟
件將該探測距離分成5檔，分檔次1 5別是l米、1.5米、2米、2.5米 和最遠(yuǎn)距離探測(現(xiàn)為3米)，其中最遠(yuǎn)距離示通過上述的探測靈敏度調(diào)節(jié) 器來調(diào)節(jié)，默認(rèn)情況下為3米。上述測量距離分5檔也示在最遠(yuǎn)距離默認(rèn) 情況下進(jìn)行劃分的。3位撥碼開關(guān)撥碼組合000對應(yīng)檔次5， OOl對應(yīng)檔次 1， 010對應(yīng)檔次2， 011對應(yīng)檔次3， 100對應(yīng)檔次4。其中檔次5也就是 最遠(yuǎn)距離探測時，用戶也可通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來調(diào)節(jié)測量距離，測量范 圍為0 3米。
接收到超聲波信號后，主控制器模塊需要控制狀態(tài)顯示模塊(如附圖3) 進(jìn)行探測狀態(tài)的實時顯示，便于識別和觀察。
從模式藍(lán)牙通訊模塊的原理圖如圖6所示，藍(lán)牙芯片采用CSR公司的 AUDIO-FLASH藍(lán)牙芯片，外圍器件采用工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，主要接口有USB 口、 串行口、 AUDIO模擬語音接口、 SPI編程口、 AIO模擬量接口、以及數(shù)字 PIO接口。這里采用藍(lán)牙芯片和主控制器模塊的串行口直連方式。PI05被 用來指示藍(lán)牙的工作狀態(tài)，當(dāng)藍(lán)牙上電后，指示燈慢慢閃爍，如果PC機(jī)通 過主模式藍(lán)牙通訊模塊建鏈成功，并成功打開藍(lán)牙虛擬串口服務(wù)，則指示 燈快速閃爍，這時提示用戶建鏈成功，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸了。藍(lán)牙芯片 通過SPI 口編程使藍(lán)牙實現(xiàn)自動建鏈，串口波特率設(shè)置等功能。
地址編碼模塊使得每個主控制器模塊都有自己的唯一地址，適于主機(jī) 的識別和管理。
這里有兩點(diǎn)需要注意
1. 整個系統(tǒng)控制板可以采用用戶自己喜好的模型迸行封裝，但是藍(lán) 牙的天線部分需要外置并且其lcm范圍空間沒有電路干擾。
2. 藍(lán)牙芯片的工作電壓是3.3V，而不是5V，主控制器模塊的芯片采 用5V工作電壓。如果要讓藍(lán)牙正常工作，需將藍(lán)牙的電源和地共 用主控制器模塊的電源和地。所以這里需要用到3. 3v穩(wěn)壓芯片來 進(jìn)行5v到3.3v的轉(zhuǎn)換，從而成功為藍(lán)牙芯片供電，藍(lán)牙芯片的 地也必須和主控制器模塊的地相通，這樣才能保證數(shù)據(jù)的傳輸成功。
注意了以上所述的幾點(diǎn)就可以進(jìn)行通訊的設(shè)置和調(diào)試，首先用帶有主 模式藍(lán)牙通訊模塊的pc搜索所有布置好的探測儀，搜索到以后通過先前程 序?qū)懞玫闹噶詈蛯?yīng)的設(shè)置好的地址，從pc機(jī)發(fā)送指令到指定地址的探測 儀，此時探測儀的從模式藍(lán)牙通訊模塊將接收到的指令傳送給主控制器模 塊進(jìn)行處理，主控制器模塊收到指令以后立刻將探測的狀態(tài)實時返回給pc， 這樣就完成了數(shù)據(jù)的采集。
權(quán)利要求1、基于藍(lán)牙的無線超聲波探測儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括布置在各個探測點(diǎn)的超聲波探測儀、計算機(jī)以及與計算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通訊模塊；所述的超聲波探測儀包括主控制器模塊及與主控制器模塊相連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。
專利摘要本實用新型是一種基于藍(lán)牙的無線超聲波探測儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實用于停車場的車位探測和數(shù)據(jù)的采集管理，屬于系統(tǒng)集成和應(yīng)用電子領(lǐng)域。本系統(tǒng)包括布置在各個探測點(diǎn)的超聲波探測儀、計算機(jī)以及與計算機(jī)相連接的主模式藍(lán)牙通訊模塊；所述的超聲波探測儀包括主控制器模塊及與主控制器模塊相連的超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收及參數(shù)調(diào)節(jié)模塊、地址編碼模塊、狀態(tài)顯示模塊和從模式藍(lán)牙通訊模塊。本實用新型中的探測系統(tǒng)布線簡單，有效的節(jié)省了昂貴的傳輸電纜線和復(fù)雜施工中的開支。
文檔編號G08G1/00GK201302761SQ20082012425
公開日2009年9月2日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者嘉 劉, 昊 劉, 劉志峰, 倬 張, 潔 張, 張愛平, 楊文通, 哲 王, 王建華, 蔣金峰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)