CN2566282Y - 具有计算功能的超声波测距仪 - Google Patents

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倪维健
沈家益
叶裕
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Abstract

本实用新型涉及一种具有计算功能的超声波测距仪，包括机壳；其特点是：所述的机壳内上部设置有超声波收发器、设在机壳面板中部的显示器、设在机壳面板下部的键盘；以及设在机壳内的超声波发射电路、程控放大器、可变阈值触发器、单片机控制计算电路、温度检测电路；所述的单片机控制计算电路的多个输入端分别连接可变阈值触发器、键盘、温度检测电路；单片机控制计算电路的多个输出端分别连接超声波发射电路、程控放大器、显示器；所述的超声波收发器的接线端分别连接超声波发射电路、程控放大器；所述的程控放大器的输出端与可变值触发器的输入端相连接。由此，本实用新型超声波测距仪可根据测距结果，计算房屋装修材料用量，也可作计算器使用。

Description

具有计算功能的超声波测距仪
技术领域
本实用新型涉及一种超声波测距装置，尤其涉及一种适用于房屋或环境装修计算材料的具有计算功能的超声波测距仪。
背景技术
现有超声波测距技术有多种，如相位法、脉冲回波法等，由于超声波在传播过程中容易扩散，周围非目标物的反射，将会造成误测。且超声波在空气中传播，因气流扰动、环境温度和噪声的因素，均会影响测量精度。目前的超声波测距仪，均无计算功能，不能根据房屋和环境的测距数据，计算面积或容积，更无法得出装修所需的材料数量。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有的超声波测距装置存在无计算功能、功能单一、可靠性差、测量精度低的缺点，提供一种抗干扰强、测量精度高、一机多用的具有计算功能的超声波测距仪。该超声波测距仪不仅具有计算功能，可根据测距结果和超声波测距仪内存的单位材料用量数据库的数据，计算材料用量；也可以作为一般计算器使用。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种具有计算功能的超声波测距仪，包括机壳；其特点是：
所述的机壳内上部设置有超声波收发器、设在机壳面板中部的显示器、设在机壳面板下部的键盘；以及设在机壳内的超声波发射电路、程控放大器、可变阈值触发器、单片机控制计算电路、温度检测电路；
所述的单片机控制计算电路的多个输入端分别连接可变阈值触发器、键盘、温度检测电路；单片机控制计算电路的多个输出端分别连接超声波发射电路、程控放大器、显示器；
所述的超声波收发器的接线端分别连接超声波发射电路、程控放大器；
所述的程控放大器的输出端与可变值触发器的输入端相连接。
在上述的具有计算功能的超声波测距仪中，其中，所述的程控放大器6包括：运算放大器、运算放大器，三模拟开关，电阻R1至R12，电容C1至C8；运算放大器的负向输入端与3V参考电平之间串联连接电阻R6、电容C4，运算放大器的负向输入端与运算放大器的输出端之间并接电阻R5、电容C3；运算放大器61的输出端串接电容C5、电阻R7再与运算放大器62的负向输入端连接；运算放大器62的正向输入端接电容C8、电阻R12；运算放大器62的输出端与地之间接电阻R11；模拟开关63、模拟开关64输入端与运算放大器61的负向输入端之间分别串接电阻R1、R2，模拟开关63和模拟开关64的输出端与运算放大器61的输出端之间分别串接电阻R3、R4；模拟开关65的输入端与运算放大器62的负向输入端之间串接电阻R8；模拟开关65的输出端与运算放大器62的输出端之间串接电阻R9；电容C1、C2、C6分别并接在模拟开关63、64、65的输入与输出端之间；电阻R10、电容C7并接在运算放大器62的负向输入端与输出端之间。
在上述的具有计算功能的超声波测距仪中，其中，所述的可变阀值触发器包括触发器、三极管Q1、电阻R13至R17、电容C9、C10、C11；程控放大器6输出触发器信号的端接触发器71的端口6，触发器71的端口2与电阻R13、电容C9串联的共接点连接，电阻R13与电容C9的两端分别与电源Vcc和地连接；触发器71的端口5与电容C10和电阻R14串联的共接点连接，电容C10、电阻R14的两端分别接电源Vcc与3V参考电平连接；触发器71的端口3与三极管Q1之间串接电阻R15，三极管Q1集电极接负载电阻R16、输出偶合电容C11；电阻R17的两端分别接电容C11的一端和地；电阻R16另一端分别接电源Vcc；电容C11的另一端输出接单片机。
在上述的具有计算功能的超声波测距仪中，其中，所述的键盘包括设在首行的测量键、背光键、以及设在下部5×5的按键矩阵。
在上述的具有计算功能的超声波测距仪中，其中，所述的键盘的按键中设有上、下档功能转换键；若干个下档功能键、若干个上档功能键。
在上述的具有计算功能的超声波测距仪中，其中，所述的键盘的上档功能键设有：
[Clear]，存储清除键。
[Off]，关机键。
[Gravel]，沙子键。
[Tile]，瓷砖键。
[Brick]，砖块键。
[Block]，木块键。
[4×8Sheet]，4×8夹板键。
[Paint]，涂料键。
[Wallpaper]，墙纸键。
[Bd Feet]，木材体积键。
[Studs]，柱子键。
[Roof Bundie]，屋梁键。
在上述的具有计算功能的超声波测距仪中，其中，所述的键盘的下档功能键设有：
[On/C]，开机/清零键。
[+]、[-]、[×]、[÷]、[＝]，算术四则运算键。
[0]-[9]、[·]，数字键。
[Feet]、[Inch]、[Met]，长度英、公制转换键。
[Store]、[M1]、[M2]、[M3]，存储功能键。
[LIGHT]，背光键。
本实用新型具有计算功能的超声波测距仪由于采用了上述技术方案，使之与现有技术相比，具有明显的优点和效果：
1、本实用新型由于设有多功能键盘及相应连接的控制电路，该超声波测距仪不仅具有计算功能，可根据测距结果和超声波测距仪内存单位材料用量数据库的数据，计算材料用量；并可以作为一般计算器使用。
2、由于超声波的传播，其强度随距离按指数衰减，本实用新型设有了程控放大器，程控放大器的增益由微机控制按对数增加，从而减小了其输出随检测距离的影响，提高了测量范围。
3、本实用新型由于设有可变阀值触发器，该可变阀值触发器的阈值在超声波脉冲发射后，随时间按指数降低；检测距离越近时，阈值越高；从而有效防止在检测远距离目标时，近距离杂物反射引起的误测，从而提高测距仪的窄通道特性。
附图说明
通过以下对本实用新型具有计算功能的超声波测距仪的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1是本实用新型具有计算功能的超声波测距仪外形结构示意图；
图2是本实用新型具有计算功能的超声波测距仪的电路方框图；
图3是本实用新型具有计算功能的超声波测距仪的程控放大器电路图；
图4是本实用新型具有计算功能的超声波测距仪的可变阀值触发器电路图；
图5是本实用新型具有计算功能超声波测距仪的键盘按键布置图。
具体实施方式
请参见图1、图2，一种具有计算功能的超声波测距仪，包括机壳1、设在机壳1内上部的超声波收发器2、设在机壳面板中部的显示器3、设在机壳面板下部的键盘4；以及设在机壳内的超声波发射电路5、程控放大器6、可变阈值触发器7、单片机控制计算电路8、温度检测电路9；
单片机控制计算电路8的多个输入端分别连接超声波发射电路5、可变阈值触发器7、键盘4、温度检测电路9；单片机控制计算电路的多个输出端分别连接程控放大器6、显示器3；
超声波收发器2的接线端分别连接超声波发射电路5、程控放大器6；
程控放大器6的输出端与可变值触发器7的输入端相连接。
请参见图3，程控放大器6包括：运算放大器61、运算放大器62，模拟开关63、模拟开关64、模拟开关65，电阻R1至R12，电容C1至C8；运算放大器61的负向输入端与3V参考电平之间串联连接R6、C4，运算放大器61的负向输入端与运算放大器61的输出端之间并接R5、C3；运算放大器61的输出端串接C5、R7再与运算放大器62的负向输入端连接；运算放大器62的正向输入端接C8、R12；运算放大器62的输出端与地之间接R11；模拟开关63、模拟开关64输入端与运算放大器61的负向输入端之间分别串接电阻R1、R2，模拟开关63和模拟开关64的输出端与运算放大器61的输出端之间分别串接电阻R3、R4；模拟开关65的输入端与运算放大器62的负向输入端之间串接电阻R8；模拟开关65的输出端与运算放大器62的输出端之间串接电阻R9；电容C1、C2、C6分别并接在模拟开关63、64、65的输入与输出端之间；电阻R10、电容C7并接在运算放大器62的负向输入端与输出端之间。
请参见图4，可变阀值触发器7包括触发器71、三极管Q1、电阻R13至R17、电容C9、C10、C11；程控放大器6输出触发器信号的端接触发器71的端口6，触发器71的端口2与电阻R13、电容C9串联的共接点连接，电阻R13与电容C9的两端分别与电源Vcc和地连接；触发器71的端口5与电容C10和电阻R14串联的共接点连接，电容C10、电阻R14的两端分别接电源Vcc与3V参考电平连接；触发器71的端口3与三极管Q1之间串接电阻R15，三极管Q1集电极接负载电阻R16、输出偶合电容C11；电阻R17的两端分别接电容C11的一端和地；电阻R16另一端分别接电源Vcc；电容C11的另一端输出接单片机。
请参见图5，本实用新型具有计算功能超声波测距仪的键盘，其功能为存储和清除数据；计算面积、容积和材料数量；实现英制和公制的转换；进行数学四则运算。
键盘4包括设在首行的测量键41、背光键42、以及设在下部5×5的按键矩阵43。
键盘4的按键中设有上、下档功能转换键431；若干个下档功能键、若干个上档功能键。
键盘4的上档功能键设有：所述的键盘4的上档功能键设有：
[Clear]，存储清除键。
[Off]，关机键。
[Gravel]，沙子键。
[Tile]，瓷砖键。
[Brick]，砖块键。
[Block]，木块键。
[4×8Sheet]，4×8夹板键。
[Paint]，涂料键。
[Wallpaper]，墙纸键。
[Bd Feet]，木材体积键。
[Studs]，柱子键。
[Roof Bundie]，屋梁键。
键盘的下档功能键设有：
[On/C]，开机/清零键。
[+]、[-]、[×]、[÷]、[＝]，算术四则运算键。
[0]-[9]、[·]，数字键。
[Feet]、[Inch]、[Met]，长度英、公制转换键。
[Store]、[M1]、[M2]、[M3]，存储功能键。
[LIGHT]，背光键。
当使用具有计算功能的超声波测距仪，超声波发射电路5接受微机控制计算电路8产生的超声波脉冲，进行功率放大后，由超声波收发器2定时向目标物发射，同时启动计时器。超声波收发器2收到目标(或周围杂物)反射的回波后，信号进入程控放大器6，将回波信号进行放大，程控放大器的增益由微机根据回波信号的时间来控制，回波越远增益越高；然后进入可变阈值触发器7和微机控制计算电路8，终止计时并将数据存入内部存储器。下次发射重复同样过程，其数值和上一次比较，判断是否真是目标物的回波，如果相邻两次时间数值相同，判断是目标回波，则终止超声波脉冲的产生，读入计时数据和温度检测器9的数据，由微机8完成距离的计算，并在显示器3上显示。通过键盘操作，将长、宽、高三次测距数据进行存储和运算，即可得到长度、面积、容积和材料数量等参数。
综上所述，本实用新型设计新颖，由于设有多功能键盘及相应连接的控制电路，不仅可根据测距结果和超声波测距仪内存单位材料用量数据库的数据，计算材料用量；还可以作为一般计算器使用，且抗干扰强、测量精度高、使用方便。

Claims (7)

1.一种具有计算功能的超声波测距仪，包括机壳1；其特征在于：
所述的机壳1内上部设置有超声波收发器2、设在机壳面板中部的显示器3、设在机壳面板下部的键盘4；以及设在机壳内的超声波发射电路5、程控放大器6、可变阈值触发器7、单片机控制计算电路8、温度检测电路9；
所述的单片机控制计算电路8的多个输入端分别连接可变阈值触发器7、键盘4、温度检测电路9；单片机控制计算电路的多个输出端分别连接超声波发射电路5、程控放大器6、显示器3；
所述的超声波收发器2的接线端分别连接超声波发射电路5、程控放大器6；
所述的程控放大器6的输出端与可变值触发器7的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的具有计算功能的超声波测距仪，其特征在于：所述的程控放大器6包括：运算放大器61、运算放大器62，模拟开关63、模拟开关64、模拟开关65，电阻R1至R12，电容C1至C8；运算放大器61的负向输入端与3V参考电平之间串联连接电阻R6、电容C4，运算放大器61的负向输入端与运算放大器61的输出端之间并接电阻R5、电容C3；运算放大器61的输出端串接电容C5、电阻R7再与运算放大器62的负向输入端连接；运算放大器62的正向输入端接电容C8、电阻R12；运算放大器62的输出端与地之间接电阻R11；模拟开关63、模拟开关64输入端与运算放大器61的负向输入端之间分别串接电阻R1、R2，模拟开关63和模拟开关64的输出端与运算放大器61的输出端之间分别串接电阻R3、R4；模拟开关65的输入端与运算放大器62的负向输入端之间串接电阻R8；模拟开关65的输出端与运算放大器62的输出端之间串接电阻R9；电容C1、C2、C6分别并接在模拟开关63、64、65的输入与输出端之间；电阻R10、电容C7并接在运算放大器62的负向输入端与输出端之间。
3.根据权利要求1所述的具有计算功能的超声波测距仪，其特征在于：所述的可变阀值触发器7包括触发器71、三极管Q1、电阻R13至R17、电容C9、C10、C11；程控放大器6输出触发器信号的端接触发器71的端口6，触发器71的端口2与电阻R13、电容C9串联的共接点连接，电阻R13与电容C9的两端分别与电源Vcc和地连接；触发器71的端口5与电容C10和电阻R14串联的共接点连接，电容C10、电阻R14的两端分别接电源Vcc与3V参考电平连接；触发器71的端口3与三极管Q1之间串接电阻R15，三极管Q1集电极接负载电阻R16、输出偶合电容C11；电阻R17的两端分别接电容C11的一端和地；电阻R16另一端分别接电源Vcc；电容C11的另一端输出接单片机。
4.根据权利要求1所述的具有计算功能的超声波测距仪，其特征在于：所述的键盘4包括设在首行的测量键41、背光键42、以及设在下部5×5的按键矩阵43。
5.根据权利要求1所述的具有计算功能的超声波测距仪，其特征在于：所述的键盘4的按键中设有上、下档功能转换键431；若干个下档功能键、若干个上档功能键。
6.根据权利要求1所述的具有计算功能的超声波测距仪，其特征在于：所述的键盘4的上档功能键设有：
[Clear]，存储清除键。
[Off]，关机键。
[Gravel]，沙子键。
[Tile]，瓷砖键。
[Brick]，砖块键。
[Block]，木块键。
[4×8Sheet]，4×8夹板键。
[Paint]，涂料键。
[Wallpaper]，墙纸键。
[Bd Feet]，木材体积键。
[Studs]，柱子键。
[Roof Bundie]，屋梁键。
7.根据权利要求1所述的具有计算功能的超声波测距仪，其特征在于：所述的键盘的下档功能键设有：
[On/C]，开机/清零键。[+]、[-]、[×]、[÷]、[＝]，算术四则运算键。[0]-[9]、[·]，数字键。[Feet]、[Inch]、[Met]，长度英、公制转换键。[Store]、[M1]、[M2]、[M3]，存储功能键。[LIGHT]，背光键。
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