CN203981163U - 基于Arduino的红外测距报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于Arduino的红外测距报警系统，属于红外测距技术领域。所述系统包括Arduino控制器、红外编码模块、红外测距模块、红外接收电路、报警驱动电路和报警电路，Arduino控制器的红外信号输出端与红外编码模块的红外信号输入端连接，红外编码模块的编码信号输出端与红外测距模块的编码信号输入端连接，红外接收电路的红外信号输出端与Arduino控制器的红外信号输入端连接，Arduino控制器的报警信号输出端与报警驱动电路的报警信号输入端连接，报警驱动电路的驱动信号输出端与报警电路的报警信号输入端连接。本实用新型不仅性能稳定、精度高，而且其能在恶劣环境下进行作业，能够探测的距离为10cm-80cm，分析判断险情的速度快，准确性较高。

Description

基于Arduino的红外测距报警系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于Arduino的红外测距报警系统，属于红外测距技术领域。

背景技术

红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性—反射、折射、散射等特点，且其技术难度不大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。红外传感器具有光束发散小，定向精度高，响应速度快等优点，可提高系统的测距和定向精度。目前，已有的测距系统所用的测距基本原理都是建立在测量时间差的基础上，而测量时间的方法主要有脉冲方式和调频-连续波方式。这两种测量方式都是以模拟电路来实现，由于器件延时的影响，导致测量精度较低。

发明内容

本实用新型为解决现有的红外测距技术存在的通过模拟电路实现导致的测量精度较低的问题，进而提供了一种基于Arduino的红外测距报警系统。为此，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种基于Arduino的红外测距报警系统，包括：Arduino控制器、红外编码模块、红外测距模块、红外接收电路、报警驱动电路和报警电路，所述Arduino控制器的红外信号输出端与所述红外编码模块的红外信号输入端连接，所述红外编码模块的编码信号输出端与所述红外测距模块的编码信号输入端连接，所述红外接收电路的红外信号输出端与所述Arduino控制器的红外信号输入端连接，所述Arduino控制器的报警信号输出端与所述报警驱动电路的报警信号输入端连接，所述报警驱动电路的驱动信号输出端与所述报警电路的报警信号输入端连接。

本实用新型提供的技术方案通过红外发射电路发送红外光束，遇到障碍物折返后再通过红外接收电路接收，并将接收的红外光束转换成电信号后获得物体之间的距离，并根据距离阈值确定是否报警，该系统不仅性能稳定、精度高，而且其能在恶劣环境下进行作业，能够探测的距离为10cm-80cm，分析判断险情的速度快，准确性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本具体实施方式提供的基于Arduino的红外测距报警系统的结构示意图；

图2是本具体实施方式提供的Arduino控制器的电路结构示意图；

图3是本具体实施方式提供的ADC0831将模拟信号转为数字信号输出的电路示意图；

图4是本具体实施方式提供的报警电路的结构示意图；

图5是本具体实施方式提供的复位电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本具体实施方式提供了一种基于Arduino的红外测距报警系统，如图1所示，包括：Arduino控制器、红外编码模块、红外测距模块、红外接收电路、报警驱动电路和报警电路，所述Arduino控制器的红外信号输出端与所述红外编码模块的红外信号输入端连接，所述红外编码模块的编码信号输出端与所述红外测距模块的编码信号输入端连接，所述红外接收电路的红外信号输出端与所述Arduino控制器的红外信号输入端连接，所述Arduino控制器的报警信号输出端与所述报警驱动电路的报警信号输入端连接，所述报警驱动电路的驱动信号输出端与所述报警电路的报警信号输入端连接。

进一步地，如图1所示，所述系统还可以包括显示驱动电路和显示电路，Arduino控制器的显示信号输出端与所述显示驱动电路的显示信号输入端连接，所述显示驱动电路的驱动信号输出端与所述显示电路的驱动信号输入端连接。

具体的，如图2所示，Arduino控制器的数字I/O被分成两个部分，其中每个部分都包含有6个可用的I/O管脚，即管脚2到管脚7和管脚8到管脚13。除了管脚13上接了一个1K的电阻之外，其他各个管脚都直接连接到ATmega上。电路中在每个I/O管脚上加的那个1K电阻被称为限流电阻，由于发光二极管在电路中没有等效电阻值，使用限流电阻可以使元件上通过的电流不至于过大，能够起到保护的作用。

红外测距模块可采用GP2D12测距传感器，其工作原理是由一个红外发射管和一个PSD以及相应的计算电路构成。其中的PSD可以通过检测光点落在它上面的微小位移，来分辨率达微米，本具体实施方式所用到的GP2D12模块也正是利用这个特性实现了几何方式测距。红外发射管发出的光束，遇到障碍物反射回来，落在PSD上，构成了一个等腰三角形，借助于PSD可以测得三角形的底，而两个底角是固定的，由发射管确定，此时便可通过底边推算出高，也就是我们所要的距离。因为PSD的尺寸有限，很容易理解为何它的测量距离超出范围后就不可能是有效数据，连趋势都得不到。从上述原理描述还可以知道，它不是连续测量，得到底边长度后，必须经过计算才能得到距离值，然后转换为模拟信号输出。

如图3所示，红外测距模块能够将红外线测距的占空比转换成模拟信号进而转换成数字信号输出，并与预先设置的距离进行比较从而达到测距报警的目的。

红外接收电路中的红外线接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。红外线接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22uf以上。一体化的红外接收头负责对接收到的红外遥控信号的解调，将红外脉冲信号解调后再输入到Arduino的引脚，由Arduino进行高电平与低电平宽度的测量，遥控信号的还原是通过树突二进制缓冲码的高电平与低电平及维持时间，当接收头接收到信号时，产生中断，并对信号电平进行识别，并还原为发送数据，这在后面的软件设计中具体会介绍到，数据流通过Arduino处理后送驱动控制部分。红外接收是把发射电路发送出的数据转换成一定格式的控制指令脉冲，能完成红外线的接收、放大、解调并还原成发射格式的脉冲信号。

为保障系统供电，采用固定额三端稳压器配合整流滤波器，实现初步稳压，利用二极管的单向导电性，采用桥式整流电路实现将交流电转换为脉动的直流电。用大电容并联小电容的方法可有效滤除输出电压中的高频和低频脉动成分。该方案体积和成本相对较高，但供电稳定符合要求。根据整机要求，电源电路应为信号产生电路提供5V电压，其中5V电压需要稳压输出，为此选用了三端集成稳压器，这种三端固定电压输出式集成稳压器，使用简单，价格低，且由于内部具有过压过流保护，使整机的电源电路稳定，性能可靠，外部接20V交流电输入，经绝对值电路，然后滤波通过三端集成稳压器产生5V的直流电压。

如图4所示，作为整个系统的最直接的体现部分，在本系统中采用的是利用蜂鸣器报警。系统会将发射和接收电路的系统反馈的高低电平转换为数字信号进行比较，信息检测出是否达到我们设定的距离的阀值，若达到即启动系统的报警电路。

如图5所示，所述系统还可以包括复位电路，所述复位电路的复位信号输出端与所述Arduino控制器的复位信号输入端连接。复位是Arduino的初始化操作，其主要功能是把PC图初始化为0000H，使Arduino从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。复位电路又叫电源监控电路，它必须具备如下功能：上电复位，掉电复位。对于Arduino复位信号的输入端，其复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即2个机器周期)以上，若使用频率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4s才能完成复位操作。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。

采用本具体实施方式提供的技术方案，通过红外发射电路发送红外光束，遇到障碍物折返后再通过红外接收电路接收，并将接收的红外光束转换成电信号后获得物体之间的距离，并根据距离阈值确定是否报警，该系统不仅性能稳定、精度高，而且其能在恶劣环境下进行作业，能够探测的距离为10cm-80cm，分析判断险情的速度快，准确性较高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于Arduino的红外测距报警系统，其特征在于，包括：Arduino控制器、红外编码模块、红外测距模块、红外接收电路、报警驱动电路和报警电路，所述Arduino控制器的红外信号输出端与所述红外编码模块的红外信号输入端连接，所述红外编码模块的编码信号输出端与所述红外测距模块的编码信号输入端连接，所述红外接收电路的红外信号输出端与所述Arduino控制器的红外信号输入端连接，所述Arduino控制器的报警信号输出端与所述报警驱动电路的报警信号输入端连接，所述报警驱动电路的驱动信号输出端与所述报警电路的报警信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于Arduino的红外测距报警系统，其特征在于，所述系统还包括显示驱动电路和显示电路，Arduino控制器的显示信号输出端与所述显示驱动电路的显示信号输入端连接，所述显示驱动电路的驱动信号输出端与所述显示电路的驱动信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的基于Arduino的红外测距报警系统，其特征在于，所述系统还包括复位电路，所述复位电路的复位信号输出端与所述Arduino控制器的复位信号输入端连接。