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一種基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，包括超聲波測(cè)距模塊、顯示電路、用于進(jìn)行行中斷處理和數(shù)據(jù)的處理并計(jì)算出距離的單片機(jī)系統(tǒng)以及用于給整個(gè)電路供電的電源模塊；超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)系統(tǒng)交互，單片機(jī)系統(tǒng)的顯示信號(hào)輸出端與顯示電路相連。每當(dāng)有人通過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)是測(cè)距模塊便會(huì)檢測(cè)到障礙物的距離變短，便可以是檢測(cè)到有人進(jìn)入到室內(nèi)，超聲波集成模塊通過(guò)將檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)斷，單片機(jī)進(jìn)行判斷當(dāng)單片機(jī)斷判斷出超聲波模塊測(cè)出的距離小于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的距離時(shí)單片機(jī)立即將信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了安防目的，并且具有測(cè)量準(zhǔn)確，無(wú)接觸，防水，防腐蝕，低成本的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于家居安防領(lǐng)域，具體涉及一種基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭同程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。與傳統(tǒng)意義上的家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)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(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)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(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。安全防范技術(shù)是智能家居系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，在小區(qū)及戶(hù)內(nèi)可視對(duì)講、家庭監(jiān)控、家庭防盜報(bào)警、與家庭有關(guān)的小區(qū)一卡通等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。隨著智能家居逐步走進(jìn)人們的生活，以及社會(huì)和科技的發(fā)展，安全成為人們對(duì)智能家居的首要要求，并促使家庭安防系統(tǒng)成為智能家居的重要組成部分。傳統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)中的防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、燃?xì)庑孤秷?bào)警等子系統(tǒng)，功能單一，誤報(bào)率較高，只能實(shí)現(xiàn)就地報(bào)警，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警以減少損失和搶救生命，此外也不能記錄犯罪證據(jù)以便迅速捕捉嫌疑犯。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭同程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:包括超聲波測(cè)距模塊、顯示電路、用于進(jìn)行行中斷處理和數(shù)據(jù)的處理并計(jì)算出距離的單片機(jī)系統(tǒng)以及用于給整個(gè)電路供電的電源模塊；超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)系統(tǒng)交互，單片機(jī)系統(tǒng)的顯示信號(hào)輸出端與顯示電路相連。
[0005]所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)以及外接在單片機(jī)上的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。
[0006]所述的單片機(jī)采用AT89C52單片機(jī)。
[0007]所述的時(shí)鐘電路采用11.0592MHZ的晶振Y1，晶振Yl的一端與單片機(jī)的XTALl端口相連，另一端與單片機(jī)的XTAL2端口相連，且XTALl端口和XTAL2端口分別通過(guò)連接22pf的陶瓷電容接地。
[0008]所述的復(fù)位電路包括復(fù)位鍵S，復(fù)位鍵S的一端與電源VCC相連，另一端連接到單片機(jī)的RST引腳上，復(fù)位鍵S的兩端還并聯(lián)有10 μ f的電解電容C3，電解電容C3的負(fù)極通過(guò)IOkQ的電阻R15接地。[0009]所述的電源模塊采用MAX232芯片提供穩(wěn)定的電源。
[0010]所述的超聲波測(cè)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(fā)射電路、超聲波檢測(cè)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(fā)射電路采用超聲波發(fā)射探頭。
[0012]所述的超聲波檢測(cè)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(tái)以及安裝在6410平臺(tái)上的4位共陽(yáng)極數(shù)碼管。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0015]本實(shí)用新型采用超聲波測(cè)距模塊，用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行中斷處理和數(shù)據(jù)的處理并計(jì)算出距離，并且單片機(jī)系統(tǒng)連接有用于顯示處理結(jié)果的顯示電路，利用超聲波集成模塊的測(cè)距功能，將測(cè)距模塊放置于門(mén)窗等處，每當(dāng)有人通過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)是測(cè)距模塊便會(huì)檢測(cè)到障礙物的距離變短，便可以是檢測(cè)到有人進(jìn)入到室內(nèi)，超聲波集成模塊通過(guò)將檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)斷，單片機(jī)進(jìn)行判斷當(dāng)單片機(jī)斷判斷出超聲波模塊測(cè)出的距離小于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的距離時(shí)單片機(jī)立即將信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了安防目的，并且具有測(cè)量準(zhǔn)確，無(wú)接觸，防水，防腐蝕，低成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型還可應(yīng)于液位，物位檢測(cè)，特有的液位，料位檢測(cè)方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動(dòng)，不易檢測(cè)到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型單片機(jī)系統(tǒng)的電路圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型時(shí)鐘電路的電路圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型復(fù)位電路的電路圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的整體連接關(guān)系模塊示意圖。
[0021]其中:Y1為晶振；S為復(fù)位鍵；C3為電解電容；R15為電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023]參見(jiàn)圖4，本實(shí)用新型包括超聲波測(cè)距模塊、顯示電路、用于進(jìn)行行中斷處理和數(shù)據(jù)的處理并計(jì)算出距離的單片機(jī)系統(tǒng)以及用于給整個(gè)電路供電的電源模塊，電源模塊采用MAX232芯片提供穩(wěn)定的電源；如圖1所示，單片機(jī)系統(tǒng)包括AT89C52單片機(jī)以及外接在單片機(jī)上的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路；如圖2所示，時(shí)鐘電路采用11.0592MHZ的晶振Yl，晶振Yl的一端與單片機(jī)的XTALl端口相連，另一端與單片機(jī)的XTAL2端口相連，且XTALl端口和XTAL2端口分別通過(guò)連接22pf的陶瓷電容接地；如圖3所示，復(fù)位電路包括復(fù)位鍵S，復(fù)位鍵S的一端與電源VCC相連，另一端連接到單片機(jī)的RST引腳上，復(fù)位鍵S的兩端還并聯(lián)有10 μ f的電解電容C3，電解電容C3的負(fù)極通過(guò)IOkQ的電阻R15接地。超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)系統(tǒng)交互，超聲波測(cè)距模塊包括集成在一起的采用超聲波發(fā)射探頭的超聲波發(fā)射電路、采用超聲波接收探頭的超聲波檢測(cè)接收電路、CX20106A芯片電路以及74LS04芯片放大電路；單片機(jī)系統(tǒng)的顯示信號(hào)輸出端與顯示電路相連，顯示電路采用6410平臺(tái)以及安裝在6410平臺(tái)上的4位共陽(yáng)極數(shù)碼管。
[0024]本實(shí)用新型的原理:[0025]本實(shí)用新型主要利用了超聲波模塊的測(cè)距功能，將測(cè)距模塊放置于門(mén)窗等處處，這樣每當(dāng)有人通過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)是測(cè)距模塊便會(huì)檢測(cè)到障礙物的距離變短，這樣便可以是檢測(cè)到有人進(jìn)入到室內(nèi)。超聲波測(cè)距模塊通過(guò)將檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)斷，單片機(jī)進(jìn)行判斷當(dāng)單片機(jī)斷判斷出超聲波模塊測(cè)出的距離小于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的距離時(shí)單片機(jī)立即將信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)，然后再6410上顯示。本設(shè)計(jì)的由51單片機(jī)、超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭、4位共陽(yáng)極數(shù)碼管、6410顯示平臺(tái)。
[0026]通過(guò)超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差就可以知道距離了。這與雷達(dá)測(cè)距原理相似。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。(超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即:s=340t/2)。
[0027]超聲波指向性強(qiáng)，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。
[0028]HR-SR04超聲波集成模塊是將超聲波發(fā)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(gè)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(shí))。X2是聲波返回的時(shí)刻，Xl是聲波發(fā)聲的時(shí)刻，X2-X1得出的是一個(gè)時(shí)間差的絕對(duì)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(jī)晶振為12M，單片機(jī)用Pl.0 口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號(hào)，利用外中斷監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。
[0030]當(dāng)進(jìn)行距離的測(cè)量時(shí)，由安裝在同一水平線上的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，并且同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。首先由超聲波發(fā)射探頭向倒車(chē)的方向發(fā)射超聲波并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播的途中一旦遇到障礙物后就會(huì)被反射回來(lái)，當(dāng)接收探頭收到反射波后就會(huì)給負(fù)脈沖到單片機(jī)使其立刻停止計(jì)時(shí)這樣，定時(shí)器就能夠準(zhǔn)確的記錄下了超聲波發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播所用的時(shí)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(fā)射探頭之間的距離為:
[0031]S=340Xt/2=170Xt
[0032]因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)時(shí)實(shí)際上就是對(duì)機(jī)器周期T的計(jì)數(shù)，而本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計(jì)數(shù)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(jì)算距離。
[0037]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是這樣的:
[0038]將測(cè)距模塊放置于門(mén)窗等處處，這樣每當(dāng)有人通過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)是測(cè)距模塊便會(huì)檢測(cè)到障礙物的距離變短，這樣便可以是檢測(cè)到有人進(jìn)入到室內(nèi)。超聲波測(cè)距模塊通過(guò)將檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)斷，單片機(jī)進(jìn)行判斷當(dāng)單片機(jī)斷判斷出超聲波模塊測(cè)出的距離小于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的距離時(shí)單片機(jī)立即將信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)，然后再6410上顯示。在單片機(jī)內(nèi)部程序的控制下，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，在超聲波遇到障礙物時(shí)反射到超聲波接收探頭，由此回應(yīng)到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行中斷處理和數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算出距離，由6410平臺(tái)上的4位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:包括超聲波測(cè)距模塊、顯示電路、用于進(jìn)行行中斷處理和數(shù)據(jù)的處理并計(jì)算出距離的單片機(jī)系統(tǒng)以及用于給整個(gè)電路供電的電源模塊；超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)系統(tǒng)交互，單片機(jī)系統(tǒng)的顯示信號(hào)輸出端與顯示電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)以及外接在單片機(jī)上的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)采用AT89C52單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的時(shí)鐘電路采用11.0592MHZ的晶振(Y1)，晶振(Yl)的一端與單片機(jī)的XTALl端口相連，另一端與單片機(jī)的XTAL2端口相連，且XTALl端口和XTAL2端口分別通過(guò)連接22pf的陶瓷電容接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的復(fù)位電路包括復(fù)位鍵(S )，復(fù)位鍵(S )的一端與電源VCC相連，另一端連接到單片機(jī)的RST引腳上，復(fù)位鍵(S)的兩端還并聯(lián)有10 μ f的電解電容(C3)，電解電容(C3)的負(fù)極通過(guò)IOkQ的電阻(R15)接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源模塊采用MAX232芯片提供穩(wěn)定的電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的超聲波測(cè)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(fā)射電路、超聲波檢測(cè)接收電路、CX20106A芯片電路以及74LS04芯片放大電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的超聲波發(fā)射電路采用超聲波發(fā)射探頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的超聲波檢測(cè)接收電路采用超聲波接收探頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波測(cè)距模塊的家居安防系統(tǒng)，其特征在于:所述的顯示電路采用6410平臺(tái)以及安裝在6410平臺(tái)上的4位共陽(yáng)極數(shù)碼管。
【文檔編號(hào)】G01S15/08GK203502586SQ201320602625
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】張弢, 任帥, 雷敬祥, 張衛(wèi)鋼 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)