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一種基于超聲波測距模塊的家居安防系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于超聲波測距模塊的家居安防系統，包括超聲波測距模塊、顯示電路、用于進行行中斷處理和數據的處理并計算出距離的單片機系統以及用于給整個電路供電的電源模塊；超聲波測距模塊與單片機系統交互，單片機系統的顯示信號輸出端與顯示電路相連。每當有人通過窗戶進入室內是測距模塊便會檢測到障礙物的距離變短，便可以是檢測到有人進入到室內，超聲波集成模塊通過將檢測到的信號發送至單片機斷，單片機進行判斷當單片機斷判斷出超聲波模塊測出的距離小于單片機內預設的距離時單片機立即將信號發送至上位機，實現了安防目的，并且具有測量準確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本的優點。
【專利說明】一種基于超聲波測距模塊的家居安防系統【技術領域】
[0001]本實用新型屬于家居安防領域，具體涉及一種基于超聲波測距模塊的家居安防系統。
【背景技術】
[0002]智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭同程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。與傳統意義上的家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節約資金。安全防范技術是智能家居系統中的關鍵技術，在小區及戶內可視對講、家庭監控、家庭防盜報警、與家庭有關的小區一卡通等領域都有廣泛應用。隨著智能家居逐步走進人們的生活，以及社會和科技的發展，安全成為人們對智能家居的首要要求，并促使家庭安防系統成為智能家居的重要組成部分。傳統家庭安防系統中的防盜報警、火災報警、燃氣泄露報警等子系統，功能單一，誤報率較高，只能實現就地報警，不能實現實時遠程報警以減少損失和搶救生命，此外也不能記錄犯罪證據以便迅速捕捉嫌疑犯。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于超聲波測距模塊的家居安防系統，該系統以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭同程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。
[0004]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:包括超聲波測距模塊、顯示電路、用于進行行中斷處理和數據的處理并計算出距離的單片機系統以及用于給整個電路供電的電源模塊；超聲波測距模塊與單片機系統交互，單片機系統的顯示信號輸出端與顯示電路相連。
[0005]所述的單片機系統包括單片機以及外接在單片機上的時鐘電路和復位電路。
[0006]所述的單片機采用AT89C52單片機。
[0007]所述的時鐘電路采用11.0592MHZ的晶振Y1，晶振Yl的一端與單片機的XTALl端口相連，另一端與單片機的XTAL2端口相連，且XTALl端口和XTAL2端口分別通過連接22pf的陶瓷電容接地。
[0008]所述的復位電路包括復位鍵S，復位鍵S的一端與電源VCC相連，另一端連接到單片機的RST引腳上，復位鍵S的兩端還并聯有10 μ f的電解電容C3，電解電容C3的負極通過IOkQ的電阻R15接地。[0009]所述的電源模塊采用MAX232芯片提供穩定的電源。
[0010]所述的超聲波測距模塊為HR-SR04超聲波集成模塊，包括集成在一起的超聲波發射電路、超聲波檢測接收電路、CX20106A芯片電路以及74LS04芯片放大電路；
[0011]所述的超聲波發射電路采用超聲波發射探頭。
[0012]所述的超聲波檢測接收電路采用超聲波接收探頭。
[0013]所述的顯示電路采用6410平臺以及安裝在6410平臺上的4位共陽極數碼管。
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0015]本實用新型采用超聲波測距模塊，用單片機系統進行中斷處理和數據的處理并計算出距離，并且單片機系統連接有用于顯示處理結果的顯示電路，利用超聲波集成模塊的測距功能，將測距模塊放置于門窗等處，每當有人通過窗戶進入室內是測距模塊便會檢測到障礙物的距離變短，便可以是檢測到有人進入到室內，超聲波集成模塊通過將檢測到的信號發送至單片機斷，單片機進行判斷當單片機斷判斷出超聲波模塊測出的距離小于單片機內預設的距離時單片機立即將信號發送至上位機，實現了安防目的，并且具有測量準確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本的優點。
[0016]進一步的，本實用新型還可應于液位，物位檢測，特有的液位，料位檢測方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動，不易檢測到回波的情況下有穩定的輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型單片機系統的電路圖；
[0018]圖2為本實用新型時鐘電路的電路圖；
[0019]圖3為本實用新型復位電路的電路圖；
[0020]圖4為本實用新型的整體連接關系模塊示意圖。
[0021]其中:Y1為晶振；S為復位鍵；C3為電解電容；R15為電阻。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0023]參見圖4，本實用新型包括超聲波測距模塊、顯示電路、用于進行行中斷處理和數據的處理并計算出距離的單片機系統以及用于給整個電路供電的電源模塊，電源模塊采用MAX232芯片提供穩定的電源；如圖1所示，單片機系統包括AT89C52單片機以及外接在單片機上的時鐘電路和復位電路；如圖2所示，時鐘電路采用11.0592MHZ的晶振Yl，晶振Yl的一端與單片機的XTALl端口相連，另一端與單片機的XTAL2端口相連，且XTALl端口和XTAL2端口分別通過連接22pf的陶瓷電容接地；如圖3所示，復位電路包括復位鍵S，復位鍵S的一端與電源VCC相連，另一端連接到單片機的RST引腳上，復位鍵S的兩端還并聯有10 μ f的電解電容C3，電解電容C3的負極通過IOkQ的電阻R15接地。超聲波測距模塊與單片機系統交互，超聲波測距模塊包括集成在一起的采用超聲波發射探頭的超聲波發射電路、采用超聲波接收探頭的超聲波檢測接收電路、CX20106A芯片電路以及74LS04芯片放大電路；單片機系統的顯示信號輸出端與顯示電路相連，顯示電路采用6410平臺以及安裝在6410平臺上的4位共陽極數碼管。
[0024]本實用新型的原理:[0025]本實用新型主要利用了超聲波模塊的測距功能，將測距模塊放置于門窗等處處，這樣每當有人通過窗戶進入室內是測距模塊便會檢測到障礙物的距離變短，這樣便可以是檢測到有人進入到室內。超聲波測距模塊通過將檢測到的信號發送至單片機斷，單片機進行判斷當單片機斷判斷出超聲波模塊測出的距離小于單片機內預設的距離時單片機立即將信號發送至上位機，然后再6410上顯示。本設計的由51單片機、超聲波發射探頭、超聲波接收探頭、4位共陽極數碼管、6410顯示平臺。
[0026]通過超聲波發射裝置發出超聲波，根據接收器接到超聲波時的時間差就可以知道距離了。這與雷達測距原理相似。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。(超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離(s)，即:s=340t/2)。
[0027]超聲波指向性強，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應用。
[0028]HR-SR04超聲波集成模塊是將超聲波發射探頭，超聲波接收探頭，CX20106A芯片電路，74LS04芯片放大電路集成到的一起的一個超聲波集成模塊。
[0029]超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米(15°C時)。X2是聲波返回的時刻，Xl是聲波發聲的時刻，X2-X1得出的是一個時間差的絕對值，假定X2-X1=0.03s，則距離為340m/sX0.03s=10.2m。這就是超聲波探頭到反射物體之間的距離。采用AT89C52單片機晶振為12M，單片機用Pl.0 口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號，利用外中斷監測超聲波接收電路輸出的返回信號。
[0030]當進行距離的測量時，由安裝在同一水平線上的超聲波發射器和接收器完成超聲波的發射與接收，并且同時啟動定時器進行計數。首先由超聲波發射探頭向倒車的方向發射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在空氣中傳播的途中一旦遇到障礙物后就會被反射回來，當接收探頭收到反射波后就會給負脈沖到單片機使其立刻停止計時這樣，定時器就能夠準確的記錄下了超聲波發射點至障礙物之間往返傳播所用的時間t (S)。由于在常溫下超聲波在空氣中的傳播速度大約為340m/s，所以障礙物到發射探頭之間的距離為:
[0031]S=340Xt/2=170Xt
[0032]因為單片機內部定時器的計時實際上就是對機器周期T的計數，而本設計中時鐘頻率fosc取12MHz，設計數值N，則:
[0033]T = 12/fosc=l μ s
[0034]t=N X T = N X 0.000001 (s )
[0035]S= 170XNXT = 170XN/1000000 (m)
[0036]在程序中按式S = 170XNXT = 170XN/1000000計算距離。
[0037]本實用新型的工作過程是這樣的:
[0038]將測距模塊放置于門窗等處處，這樣每當有人通過窗戶進入室內是測距模塊便會檢測到障礙物的距離變短，這樣便可以是檢測到有人進入到室內。超聲波測距模塊通過將檢測到的信號發送至單片機斷，單片機進行判斷當單片機斷判斷出超聲波模塊測出的距離小于單片機內預設的距離時單片機立即將信號發送至上位機，然后再6410上顯示。在單片機內部程序的控制下，由超聲波發射探頭發射超聲波，在超聲波遇到障礙物時反射到超聲波接收探頭，由此回應到單片機，由單片機進行中斷處理和數據的處理，計算出距離，由6410平臺上的4位共陽極數碼管顯示。
【權利要求】
1.一種基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:包括超聲波測距模塊、顯示電路、用于進行行中斷處理和數據的處理并計算出距離的單片機系統以及用于給整個電路供電的電源模塊；超聲波測距模塊與單片機系統交互，單片機系統的顯示信號輸出端與顯示電路相連。
2.根據權利要求1所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的單片機系統包括單片機以及外接在單片機上的時鐘電路和復位電路。
3.根據權利要求2所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的單片機采用AT89C52單片機。
4.根據權利要求2所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的時鐘電路采用11.0592MHZ的晶振(Y1)，晶振(Yl)的一端與單片機的XTALl端口相連，另一端與單片機的XTAL2端口相連，且XTALl端口和XTAL2端口分別通過連接22pf的陶瓷電容接地。
5.根據權利要求2所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的復位電路包括復位鍵(S )，復位鍵(S )的一端與電源VCC相連，另一端連接到單片機的RST引腳上，復位鍵(S)的兩端還并聯有10 μ f的電解電容(C3)，電解電容(C3)的負極通過IOkQ的電阻(R15)接地。
6.根據權利要求1所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的電源模塊采用MAX232芯片提供穩定的電源。
7.根據權利要求1所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的超聲波測距模塊為HR-SR04超聲波集成模塊，包括集成在一起的超聲波發射電路、超聲波檢測接收電路、CX20106A芯片電路以及74LS04芯片放大電路。
8.根據權利要求7所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的超聲波發射電路采用超聲波發射探頭。
9.根據權利要求7所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的超聲波檢測接收電路采用超聲波接收探頭。
10.根據權利要求1所述的基于超聲波測距模塊的家居安防系統，其特征在于:所述的顯示電路采用6410平臺以及安裝在6410平臺上的4位共陽極數碼管。
【文檔編號】G01S15/08GK203502586SQ201320602625
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】張弢, 任帥, 雷敬祥, 張衛鋼 申請人:長安大學