CN210954333U - 一种多场景应用的超声波测距仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多场景应用的超声波测距仪，包括主控模块、电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口，其特征在于：所述电源模块与电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块连接，所述主控模块与电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口连接。所述主控模块包括控制芯片U2为STM32F103C8，所述电源模块包括5V电源，所述超声波发射模块包括升压器U3,所述超声波接收模块包括运算放大器TL074，所述通信模块包括CAN通信模块U17，本实用新型，具有多种通信方式的特点。

Description

一种多场景应用的超声波测距仪

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，具体为一种多场景应用的超声波测距仪。

背景技术

在无人机、无人船等业务中，需要时刻了解周围环境的状况。超声波设备与主控连接，测量距离，并通CAN总线或串口模块上传数据，可以实时监测周围环境的变化。现有的能够适应多种测量环境场景的超声波测距设备多采用统一硬件架构设计，集成通用接口类型，根据需求可对接口类型进行选择，满足具体定制化需求。但是该设备当中采用的网络通信方式单一，该设备的通信方式受限，导致该设备上传数据的方式受限。因此，设计多种通信方式的一种多场景应用的超声波测距仪是很有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多场景应用的超声波测距仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种多场景应用的超声波测距仪，包括主控模块、电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口，其特征在于：所述电源模块与电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块连接，所述主控模块与电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口连接。所述主控模块包括控制芯片U2为STM32F103C8，所述电源模块包括5V电源，所述超声波发射模块包括升压器U3,所述超声波接收模块包括运算放大器TL074，所述通信模块包括CAN通信模块U17，其中主控模块控制超声波发射模块发射PWM波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，此超声波换能器收到反射波，通过放大滤波和比较后给MCU一个返回信息，MCU计算时间差，由公式s＝340t/2得出测得距离。

进一步的，所述电源模块还包括电源芯片U5、电容C1、电容C2、和5V电源，所述电源芯片U5为电源芯片XC6206。所述电源芯片U5的第一引脚直接接地；所述电源芯片U5的第二引脚与电容C2一端连接同时输出3.3V，电容C2的另一端接地；所述电源芯片U5的第三引脚与电容C1一端连接同时连接5V电源，电容C1的另一端接地，电源模块起到电压转换的作用，由于主控模块是3.3V供电，电路供电是5V，所以需要进行转换。

进一步的，所述电源控制模块包括三极管Q2、三极管Q3、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18。所述三极管Q2的发射极与5V电源、电阻R16的第二端连接，所述三极管Q2的基极与电阻R15的第二端、电阻R16的第一端连接，所述三极管Q2的集电极与电阻R18的第二端连接，所述电阻R18的第一端输出5V控制电源控制接收电路5V_CONTROL，所述电阻R15的第一端与三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极与电阻R17的第二端连接，所述电阻R17的第一端与控制芯片U2的27脚5V_C连接、三极管Q3的发射极接地，5V_C引脚由MCU给高电平，5V_CONTROL才会是5V，即超声波接收电路才有供电。5V_C如果是低电平，5V_CONTROL也是低电平，接收电路没有供电不工作，实现了电源控制。

进一步的，所述超声波发射模块包括中周升压器U3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R31、电阻R32，电容C12、电容C14、电容C23、三极管Q1、接插件J2。所述中周升压器U3第一端接接插件J2的第一端、电阻R31和电阻R32的第二端、电阻R5的第一端，电阻R31的第一端接地，电阻R32的第一端输出OFFSET_V为单电源运算放大器的参考电压；所述中周升压器U3第二端不接任何端口；所述中周升压器U3第三端接电阻R5的第二端、接插件J2的第二端，同时为SIGNAL输出；所述中周升压器U3第四端接电阻R7的第一端、电容C12和电容C14，电容C12和电容C14的另一端接地，电阻R7的第二端接5V电源；所述中周升压器U3第五端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极接电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接控制芯片U2的28脚PWM_ULTRASONIC；电容C23一端接5V电源，另一端接地，主要是一个升压器，将5V电压升高到70V左右。PWM——ULTRASONIC是由MCU控制，MCU此管脚发出8个40KHZ的PWM方波，升压器线圈上也会产生40KHZ的PWM方波，由此传导给超声波换能器J2，换能器接收到此波会产生共振，就会发射出超声波；如果只接R31，R32不接，就是单发单收，此时只有一个超声波探头，自己发射超声波并自己接收反射回波；如果R31不接只接R32，就是做成一个超声波探头发送，另一个超声波探头接收超声波探测，因为此电路板只能接一个探头，做双头探测需要两块组合在一起，实现了两种工作方式的切换。

进一步的，所述超声波接收模块包括运算放大器TL074、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24电阻R25、电阻R26、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、二极管BAV99、三极管Q4。所述运算放大器TL074的第14端接电阻R19的第一端和电阻R20的第二端；所述运算放大器TL074的第13端接电阻R19的第二端和电容C15，电容C15的另一端接电阻R9的第一端和二极管BAV99的一、二两端，二极管BAV99的第三端接地，电阻R9的第二端接中周升压器U3的第三端；所述运算放大器TL074的第9端接电阻R22的第二端和电容C20，电容C20的另一端接电阻R20的第一端、电阻R21的第一端、电容C21的一端，电阻R21的第二端接地；所述运算放大器TL074的第8端接电阻R22的第一端、电阻R23的第二端和电容C21的另一端，图8的部分用于接收电路中运算放大器的参考电压，因为运算放大器采用单电源供电，所以要拉高参考电压，图中参考电压OFFSET_V为1/2VCC即2.5V，CMP_V是第四个比较器中比较电压的的参考电压，MCU控制改变PWM可以改变此电压的大小，用来调节比较电压的大小。

进一步的，所述运算放大器TL074的第7端接电阻R24的第一端、电阻R25的第二端；所述运算放大器TL074的第6端接电阻R24的第二端和电容C22，电容C22的另一端接电阻R23的第一端；所述运算放大器TL074的第3端接电阻R25的第一端和电阻R26的第二端；所述运算放大器TL074的第2端接比较放大电路参考电压CMP_V；所述运算放大器TL074的第1端接电阻R26的第一端和电阻R28的第二端；电阻R28的第一端接三极管Q4的基极和电阻R29的第一端，电阻R29的第二端接三极管Q4的发射极和地；三极管Q4的集电极接电阻R30的第二端且接控制芯片U2的26脚SIGNAL_IN，电阻R30的第一端接3.3V电源；所述运算放大器TL074的第12、10、5端接参考电压VCC/2即OFFSET_V。电源控制模块中输出的5V_CONTROL接电容C16、电容C19和电阻R13的第一端，电容C16、电容C19的另一端接地；电阻R13的第二端接电阻R12的第一端、电阻R10的第一端、电容C17、运算放大器TL074的第12、10、5端，电阻R10的第二端和电容C17的另一端接地；电阻R12的第二端接电阻R11的第一端、电阻R14的第一端、电容C18、运算放大器TL074的第2端CMP_V，电阻R11的第二端、电容C18的另一端接地；电阻R14的第二端接控制芯片U2的25脚PWM，图7的部分用于接收回波，四个三角形，第一个作用是回波放大，第二个是滤波，第三个也是放大，第四个把正弦波回波变成方波并放大。

进一步的，所述通信模块包括CAN接收器U17、电阻R33、电容C6，所述CAN接收器U17的第一引脚接控制芯片U2的46脚CAN_TX；所述CAN接收器U17的第二引脚接地；所述CAN接收器U17的第三引脚接5V电源和电容C6，电容C6另一端接地；所述CAN接收器U17的第四引脚接控制芯片U2的45脚CAN_RX；所述CAN接收器U17的第五引脚什么都不接；所述CAN接收器U17的第六引脚接接口J3的第四脚CAN_L、电阻R33的第一端；所述CAN接收器U17的第七引脚接接口J3的第三脚CAN_H、电阻R33的第二端；所述CAN接收器U17的第八引脚接地，CAN_TX、CAN_RX与MCU连接进行数据交换，数据使用CAN通信协议发出去，CAN_H、CAN_L为数据发出接口，直接挂在CAN总线上；好处在于需要使用的时候就挂上去，不需要使用的时候就拿下来，不会干扰CAN总线上的其他设备，方便整个CAN系统的架构。

进一步的，所述输入输出扩展口包括接插件J3，接插件J3的第一脚接5V电源与电源芯片U5的第三脚相连；接插件J3的第二、七、八脚接地；接插件J3的第三脚接通信模块U17的第七脚CAN_H；接插件J3的第四脚接通信模块U17的第六脚CAN_L；接插件J3的第五脚接控制芯片U2的31脚RXD；接插件J3的第六脚接控制芯片U2的30脚TXD，该扩展口起到发送和接收数据的作用，引脚1、2、3、4、5、7、8是输入接口；引脚3、4、6是输出接口。

进一步的，所述主控模块还包括晶振Y1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R8和JTAG下载器J1，所述控制芯片U2的第8引脚、第23引脚、第35引脚、第45引脚、第47引脚接地；所述控制芯片U2的第1引脚、第24引脚、第36引脚、第48引脚与3.3V电源连接；所述控制芯片U2的第5引脚与电阻R1的第二端、晶振Y1的第二端和电容C3连接；所述控制芯片U2的第6引脚与电阻R1的第一端、晶振Y1的第一端和电容C4连接，电容C3、电容C4的另一端接地；所述控制芯片U2的第7引脚与电阻R8的第一端、电容C10连接，电阻R8的第二端接3.3V电源，电容C10的另一端接地；所述控制芯片U2的第9引脚与电阻R6的第二端、电容C5、电容C11连接，电阻R6的第一端接3.3V电源，电容C5、电容C11的另一端接地；所述控制芯片U2的第20引脚与电阻R3的第二端，电阻R3的第一端接地；所述控制芯片U2的第25引脚接接收电路中电阻R14的第二端；所述控制芯片U2的第26引脚接接收电路中三极管Q4的第三端；所述控制芯片U2的第27引脚接电源控制模块中电阻R17的第一端；所述控制芯片U2的第28引脚接发射电路中电阻R4的第一端；所述控制芯片U2的第30引脚接接插件J3的第六端；所述控制芯片U2的第31引脚接接插件J3的第五端；所述控制芯片U2的第34引脚接接插件J1的第二端；所述控制芯片U2的第37引脚接接插件J1的第三端；所述控制芯片U2的第45引脚接通信模块U17的第四端；所述控制芯片U2的第46引脚接通信模块U17的第一端。所述JTAG下载器J1的第一引脚与3.3V电源连接；所述JTAG下载器J1的第四引脚接地；所述JTAG下载器J1的第二引脚接控制芯片U2的第34引脚；所述JTAG下载器J1的第三引脚接控制芯片U2的第37引脚。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型，采用单发单收的测距方式，即MCU发射8个40KHz的PWM波来激发超声波换能器产生超声波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，此超声波换能器收到反射波，通过放大滤波和比较后给MCU一个返回信息，MCU计算测得距离；通过设置有超声波发射模块，通过接入电阻的不同实现单发单收或双发双收，实现了两种工作方式的切换。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的模块结构示意图；

图2是本实用新型的主控模块电路图；

图3是本实用新型的电源模块电路图；

图4是本实用新型的电源控制模块电路图；

图5是本实用新型的通信模块电路图；

图6是本实用新型的超声波发射模块电路图；

图7是本实用新型的超声波接收模块第一电路图；

图8是本实用新型的超声波接收模块第二电路图；

图9是本实用新型的输入输出扩展口电路图；

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做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。

请参阅图1-9，本实用新型提供技术方案：一种多场景应用的超声波测距仪，包括主控模块、电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口，其特征在于：电源模块与电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块连接，主控模块与电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口连接。主控模块包括控制芯片U2为STM32F103C8，电源模块包括5V电源，超声波发射模块包括升压器U3,超声波接收模块包括运算放大器TL074，通信模块包括CAN通信模块U17，其中主控模块控制超声波发射模块发射PWM波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，此超声波换能器收到反射波，通过放大滤波和比较后给MCU一个返回信息，MCU计算时间差，由公式s＝340t/2得出测得距离；

电源模块还包括电源芯片U5、电容C1、电容C2、和5V电源，电源芯片U5为电源芯片XC6206。电源芯片U5的第一引脚直接接地；电源芯片U5的第二引脚与电容C2一端连接同时输出3.3V，电容C2的另一端接地；电源芯片U5的第三引脚与电容C1一端连接同时连接5V电源，电容C1的另一端接地，电源模块起到电压转换的作用，由于主控模块是3.3V供电，电路供电是5V，所以需要进行转换；

电源控制模块包括三极管Q2、三极管Q3、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18。三极管Q2的发射极与5V电源、电阻R16的第二端连接，三极管Q2的基极与电阻R15的第二端、电阻R16的第一端连接，三极管Q2的集电极与电阻R18的第二端连接，电阻R18的第一端输出5V控制电源控制接收电路5V_CONTROL，电阻R15的第一端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的基极与电阻R17的第二端连接，电阻R17的第一端与控制芯片U2的27脚5V_C连接、三极管Q3的发射极接地，5V_C引脚由MCU给高电平，5V_CONTROL才会是5V，即超声波接收电路才有供电。5V_C如果是低电平，5V_CONTROL也是低电平，接收电路没有供电不工作，实现了电源控制；

超声波发射模块包括中周升压器U3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R31、电阻R32，电容C12、电容C14、电容C23、三极管Q1、接插件J2。中周升压器U3第一端接接插件J2的第一端、电阻R31和电阻R32的第二端、电阻R5的第一端，电阻R31的第一端接地，电阻R32的第一端输出OFFSET_V为单电源运算放大器的参考电压；中周升压器U3第二端不接任何端口；中周升压器U3第三端接电阻R5的第二端、接插件J2的第二端，同时为SIGNAL输出；中周升压器U3第四端接电阻R7的第一端、电容C12和电容C14，电容C12和电容C14的另一端接地，电阻R7的第二端接5V电源；中周升压器U3第五端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极接电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接控制芯片U2的28脚PWM_ULTRASONIC；电容C23一端接5V电源，另一端接地，主要是一个升压器，将5V电压升高到70V左右。PWM——ULTRASONIC是由MCU控制，MCU此管脚发出8个40KHZ的PWM方波，升压器线圈上也会产生40KHZ的PWM方波，由此传导给超声波换能器J2，换能器接收到此波会产生共振，就会发射出超声波；如果只接R31，R32不接，就是单发单收，此时只有一个超声波探头，自己发射超声波并自己接收反射回波；如果R31不接只接R32，就是做成一个超声波探头发送，另一个超声波探头接收超声波探测，因为此电路板只能接一个探头，做双头探测需要两块组合在一起，实现了两种工作方式的切换；

超声波接收模块包括运算放大器TL074、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24电阻R25、电阻R26、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、二极管BAV99、三极管Q4。运算放大器TL074的第14端接电阻R19的第一端和电阻R20的第二端；运算放大器TL074的第13端接电阻R19的第二端和电容C15，电容C15的另一端接电阻R9的第一端和二极管BAV99的一、二两端，二极管BAV99的第三端接地，电阻R9的第二端接中周升压器U3的第三端；运算放大器TL074的第9端接电阻R22的第二端和电容C20，电容C20的另一端接电阻R20的第一端、电阻R21的第一端、电容C21的一端，电阻R21的第二端接地；运算放大器TL074的第8端接电阻R22的第一端、电阻R23的第二端和电容C21的另一端，图8的部分用于接收电路中运算放大器的参考电压，因为运算放大器采用单电源供电，所以要拉高参考电压，图中参考电压OFFSET_V为1/2VCC即2.5V，CMP_V是第四个比较器中比较电压的的参考电压，MCU控制改变PWM可以改变此电压的大小，用来调节比较电压的大小；

运算放大器TL074的第7端接电阻R24的第一端、电阻R25的第二端；运算放大器TL074的第6端接电阻R24的第二端和电容C22，电容C22的另一端接电阻R23的第一端；运算放大器TL074的第3端接电阻R25的第一端和电阻R26的第二端；运算放大器TL074的第2端接比较放大电路参考电压CMP_V；运算放大器TL074的第1端接电阻R26的第一端和电阻R28的第二端；电阻R28的第一端接三极管Q4的基极和电阻R29的第一端，电阻R29的第二端接三极管Q4的发射极和地；三极管Q4的集电极接电阻R30的第二端且接控制芯片U2的26脚SIGNAL_IN，电阻R30的第一端接3.3V电源；运算放大器TL074的第12、10、5端接参考电压VCC/2即OFFSET_V。电源控制模块中输出的5V_CONTROL接电容C16、电容C19和电阻R13的第一端，电容C16、电容C19的另一端接地；电阻R13的第二端接电阻R12的第一端、电阻R10的第一端、电容C17、运算放大器TL074的第12、10、5端，电阻R10的第二端和电容C17的另一端接地；电阻R12的第二端接电阻R11的第一端、电阻R14的第一端、电容C18、运算放大器TL074的第2端CMP_V，电阻R11的第二端、电容C18的另一端接地；电阻R14的第二端接控制芯片U2的25脚PWM，图7的部分用于接收回波，四个三角形，第一个作用是回波放大，第二个是滤波，第三个也是放大，第四个把正弦波回波变成方波并放大；

通信模块包括CAN接收器U17、电阻R33、电容C6，CAN接收器U17的第一引脚接控制芯片U2的46脚CAN_TX；CAN接收器U17的第二引脚接地；CAN接收器U17的第三引脚接5V电源和电容C6，电容C6另一端接地；CAN接收器U17的第四引脚接控制芯片U2的45脚CAN_RX；CAN接收器U17的第五引脚什么都不接；CAN接收器U17的第六引脚接接口J3的第四脚CAN_L、电阻R33的第一端；CAN接收器U17的第七引脚接接口J3的第三脚CAN_H、电阻R33的第二端；CAN接收器U17的第八引脚接地，CAN_TX、CAN_RX与MCU连接进行数据交换，数据使用CAN通信协议发出去，CAN_H、CAN_L为数据发出接口，直接挂在CAN总线上；好处在于需要使用的时候就挂上去，不需要使用的时候就拿下来，不会干扰CAN总线上的其他设备，方便整个CAN系统的架构；

输入、输出扩展口包括接插件J3，接插件J3的第一脚接5V电源与电源芯片U5的第三脚相连；接插件J3的第二、七、八脚接地；接插件J3的第三脚接通信模块U17的第七脚CAN_H；接插件J3的第四脚接通信模块U17的第六脚CAN_L；接插件J3的第五脚接控制芯片U2的31脚RXD；接插件J3的第六脚接控制芯片U2的30脚TXD，接插件J3的第六脚接控制芯片U2的30脚TXD，该扩展口起到发送和接收数据的作用，引脚1、2、3、4、5、7、8是输入接口；引脚3、4、6是输出接口；

主控模块还包括晶振Y1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R8和JTAG下载器J1，控制芯片U2的第8引脚、第23引脚、第35引脚、第45引脚、第47引脚接地；控制芯片U2的第1引脚、第24引脚、第36引脚、第48引脚与3.3V电源连接；控制芯片U2的第5引脚与电阻R1的第二端、晶振Y1的第二端和电容C3连接；控制芯片U2的第6引脚与电阻R1的第一端、晶振Y1的第一端和电容C4连接，电容C3、电容C4的另一端接地；控制芯片U2的第7引脚与电阻R8的第一端、电容C10连接，电阻R8的第二端接3.3V电源，电容C10的另一端接地；控制芯片U2的第9引脚与电阻R6的第二端、电容C5、电容C11连接，电阻R6的第一端接3.3V电源，电容C5、电容C11的另一端接地；控制芯片U2的第20引脚与电阻R3的第二端，电阻R3的第一端接地；控制芯片U2的第25引脚接接收电路中电阻R14的第二端；控制芯片U2的第26引脚接接收电路中三极管Q4的第三端；控制芯片U2的第27引脚接电源控制模块中电阻R17的第一端；控制芯片U2的第28引脚接发射电路中电阻R4的第一端；控制芯片U2的第30引脚接接插件J3的第六端；控制芯片U2的第31引脚接接插件J3的第五端；控制芯片U2的第34引脚接接插件J1的第二端；控制芯片U2的第37引脚接接插件J1的第三端；控制芯片U2的第45引脚接通信模块U17的第四端；控制芯片U2的第46引脚接通信模块U17的第一端。JTAG下载器J1的第一引脚与3.3V电源连接；JTAG下载器J1的第四引脚接地；JTAG下载器J1的第二引脚接控制芯片U2的第34引脚；JTAG下载器J1的第三引脚接控制芯片U2的第37引脚；

实施列：当使用该超声波测距仪时，主控模块控制超声波发射模块发射PWM波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，此超声波换能器收到反射波，通过放大滤波和比较后给MCU一个返回信息，MCU计算时间差，由公式s＝340t/2得出测得距离；通过设置有超声波发射模块，通过接入电阻的不同实现单发单收或双发双收，实现了两种工作方式的切换。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多场景应用的超声波测距仪，包括主控模块、电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口，其特征在于：所述电源模块与电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块连接，所述主控模块与电源模块、电源控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、通信模块、输入扩展口和输出扩展口连接，所述主控模块包括控制芯片U2为STM32F103C8，所述电源模块包括5V电源，所述超声波发射模块包括升压器U3,所述超声波接收模块包括运算放大器TL074，所述通信模块包括CAN通信模块U17。

2.根据权利要求1所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述电源模块还包括电源芯片U5、电容C1、电容C2、和5V电源，所述电源芯片U5为电源芯片XC6206，所述电源芯片U5的第一引脚直接接地；所述电源芯片U5的第二引脚与电容C2一端连接同时输出3.3V，电容C2的另一端接地；所述电源芯片U5的第三引脚与电容C1一端连接同时连接5V电源，电容C1的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述电源控制模块包括三极管Q2、三极管Q3、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18，所述三极管Q2的发射极与5V电源、电阻R16的第二端连接，所述三极管Q2的基极与电阻R15的第二端、电阻R16的第一端连接，所述三极管Q2的集电极与电阻R18的第二端连接，所述电阻R18的第一端输出5V控制电源控制接收电路5V_CONTROL，所述电阻R15的第一端与三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极与电阻R17的第二端连接，所述电阻R17的第一端与控制芯片U2的27脚5V_C连接、三极管Q3的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述超声波发射模块包括中周升压器U3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R31、电阻R32，电容C12、电容C14、电容C23、三极管Q1、接插件J2，所述中周升压器U3第一端接接插件J2的第一端、电阻R31和电阻R32的第二端、电阻R5的第一端，电阻R31的第一端接地，电阻R32的第一端输出OFFSET_V为单电源运算放大器的参考电压；所述中周升压器U3第二端不接任何端口；所述中周升压器U3第三端接电阻R5的第二端、接插件J2的第二端，同时为SIGNAL输出；所述中周升压器U3第四端接电阻R7的第一端、电容C12和电容C14，电容C12和电容C14的另一端接地，电阻R7的第二端接5V电源；所述中周升压器U3第五端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极接电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接控制芯片U2的28脚PWM_ULTRASONIC；电容C23一端接5V电源，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述超声波接收模块包括运算放大器TL074、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24电阻R25、电阻R26、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、二极管BAV99、三极管Q4，所述运算放大器TL074的第14端接电阻R19的第一端和电阻R20的第二端；所述运算放大器TL074的第13端接电阻R19的第二端和电容C15，电容C15的另一端接电阻R9的第一端和二极管BAV99的一、二两端，二极管BAV99的第三端接地，电阻R9的第二端接中周升压器U3的第三端；所述运算放大器TL074的第9端接电阻R22的第二端和电容C20，电容C20的另一端接电阻R20的第一端、电阻R21的第一端、电容C21的一端，电阻R21的第二端接地；所述运算放大器TL074的第8端接电阻R22的第一端、电阻R23的第二端和电容C21的另一端。

6.根据权利要求5所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述运算放大器TL074的第7端接电阻R24的第一端、电阻R25的第二端；所述运算放大器TL074的第6端接电阻R24的第二端和电容C22，电容C22的另一端接电阻R23的第一端；所述运算放大器TL074的第3端接电阻R25的第一端和电阻R26的第二端；所述运算放大器TL074的第2端接比较放大电路参考电压CMP_V；所述运算放大器TL074的第1端接电阻R26的第一端和电阻R28的第二端；电阻R28的第一端接三极管Q4的基极和电阻R29的第一端，电阻R29的第二端接三极管Q4的发射极和地；三极管Q4的集电极接电阻R30的第二端且接控制芯片U2的26脚SIGNAL_IN，电阻R30的第一端接3.3V电源；所述运算放大器TL074的第12、10、5端接参考电压VCC/2即OFFSET_V，电源控制模块中输出的5V_CONTROL接电容C16、电容C19和电阻R13的第一端，电容C16、电容C19的另一端接地；电阻R13的第二端接电阻R12的第一端、电阻R10的第一端、电容C17、运算放大器TL074的第12、10、5端，电阻R10的第二端和电容C17的另一端接地；电阻R12的第二端接电阻R11的第一端、电阻R14的第一端、电容C18、运算放大器TL074的第2端CMP_V，电阻R11的第二端、电容C18的另一端接地；电阻R14的第二端接控制芯片U2的25脚PWM。

7.根据权利要求1所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述通信模块包括CAN接收器U17、电阻R33、电容C6，所述CAN接收器U17的第一引脚接控制芯片U2的46脚CAN_TX；所述CAN接收器U17的第二引脚接地；所述CAN接收器U17的第三引脚接5V电源和电容C6，电容C6另一端接地；所述CAN接收器U17的第四引脚接控制芯片U2的45脚CAN_RX；所述CAN接收器U17的第五引脚什么都不接；所述CAN接收器U17的第六引脚接接口J3的第四脚CAN_L、电阻R33的第一端；所述CAN接收器U17的第七引脚接接口J3的第三脚CAN_H、电阻R33的第二端；所述CAN接收器U17的第八引脚接地。

8.根据权利要求7所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述输入、输出扩展口包括接插件J3，接插件J3的第一脚接5V电源与电源芯片U5的第三脚相连；接插件J3的第二、七、八脚接地；接插件J3的第三脚接通信模块U17的第七脚CAN_H；接插件J3的第四脚接通信模块U17的第六脚CAN_L；接插件J3的第五脚接控制芯片U2的31脚RXD；接插件J3的第六脚接控制芯片U2的30脚TXD。

9.根据权利要求8所述的一种多场景应用的超声波测距仪，其特征在于：所述主控模块还包括晶振Y1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R8和JTAG下载器J1，所述控制芯片U2的第8引脚、第23引脚、第35引脚、第45引脚、第47引脚接地；所述控制芯片U2的第1引脚、第24引脚、第36引脚、第48引脚与3.3V电源连接；所述控制芯片U2的第5引脚与电阻R1的第二端、晶振Y1的第二端和电容C3连接；所述控制芯片U2的第6引脚与电阻R1的第一端、晶振Y1的第一端和电容C4连接，电容C3、电容C4的另一端接地；所述控制芯片U2的第7引脚与电阻R8的第一端、电容C10连接，电阻R8的第二端接3.3V电源，电容C10的另一端接地；所述控制芯片U2的第9引脚与电阻R6的第二端、电容C5、电容C11连接，电阻R6的第一端接3.3V电源，电容C5、电容C11的另一端接地；所述控制芯片U2的第20引脚与电阻R3的第二端，电阻R3的第一端接地；所述控制芯片U2的第25引脚接接收电路中电阻R14的第二端；所述控制芯片U2的第26引脚接接收电路中三极管Q4的第三端；所述控制芯片U2的第27引脚接电源控制模块中电阻R17的第一端；所述控制芯片U2的第28引脚接发射电路中电阻R4的第一端；所述控制芯片U2的第30引脚接接插件J3的第六端；所述控制芯片U2的第31引脚接接插件J3的第五端；所述控制芯片U2的第34引脚接接插件J1的第二端；所述控制芯片U2的第37引脚接接插件J1的第三端；所述控制芯片U2的第45引脚接通信模块U17的第四端；所述控制芯片U2的第46引脚接通信模块U17的第一端，所述JTAG下载器J1的第一引脚与3.3V电源连接；所述JTAG下载器J1的第四引脚接地；所述JTAG下载器J1的第二引脚接控制芯片U2的第34引脚；所述JTAG下载器J1的第三引脚接控制芯片U2的第37引脚。

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