一种基于超声波测距模块的家居安防系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超声波测距模块的家居安防系统，包括超声波测距模块、显示电路、用于进行行中断处理和数据的处理并计算出距离的单片机系统以及用于给整个电路供电的电源模块；超声波测距模块与单片机系统交互，单片机系统的显示信号输出端与显示电路相连。每当有人通过窗户进入室内是测距模块便会检测到障碍物的距离变短，便可以是检测到有人进入到室内，超声波集成模块通过将检测到的信号发送至单片机断，单片机进行判断当单片机断判断出超声波模块测出的距离小于单片机内预设的距离时单片机立即将信号发送至上位机，实现了安防目的，并且具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低成本的优点。
【专利说明】一种基于超声波测距模块的家居安防系统【技术领域】
[0001]本实用新型属于家居安防领域，具体涉及一种基于超声波测距模块的家居安防系统。
【背景技术】
[0002]智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭同程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。与传统意义上的家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。安全防范技术是智能家居系统中的关键技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。随着智能家居逐步走进人们的生活，以及社会和科技的发展，安全成为人们对智能家居的首要要求，并促使家庭安防系统成为智能家居的重要组成部分。传统家庭安防系统中的防盗报警、火灾报警、燃气泄露报警等子系统，功能单一，误报率较高，只能实现就地报警，不能实现实时远程报警以减少损失和抢救生命，此外也不能记录犯罪证据以便迅速捕捉嫌疑犯。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于超声波测距模块的家居安防系统，该系统以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭同程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
[0004]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:包括超声波测距模块、显示电路、用于进行行中断处理和数据的处理并计算出距离的单片机系统以及用于给整个电路供电的电源模块；超声波测距模块与单片机系统交互，单片机系统的显示信号输出端与显示电路相连。
[0005]所述的单片机系统包括单片机以及外接在单片机上的时钟电路和复位电路。
[0006]所述的单片机采用AT89C52单片机。
[0007]所述的时钟电路采用11.0592MHZ的晶振Y1，晶振Yl的一端与单片机的XTALl端口相连，另一端与单片机的XTAL2端口相连，且XTALl端口和XTAL2端口分别通过连接22pf的陶瓷电容接地。
[0008]所述的复位电路包括复位键S，复位键S的一端与电源VCC相连，另一端连接到单片机的RST引脚上，复位键S的两端还并联有10 μ f的电解电容C3，电解电容C3的负极通过IOkQ的电阻R15接地。[0009]所述的电源模块采用MAX232芯片提供稳定的电源。
[0010]所述的超声波测距模块为HR-SR04超声波集成模块，包括集成在一起的超声波发射电路、超声波检测接收电路、CX20106A芯片电路以及74LS04芯片放大电路；
[0011]所述的超声波发射电路采用超声波发射探头。
[0012]所述的超声波检测接收电路采用超声波接收探头。
[0013]所述的显示电路采用6410平台以及安装在6410平台上的4位共阳极数码管。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0015]本实用新型采用超声波测距模块，用单片机系统进行中断处理和数据的处理并计算出距离，并且单片机系统连接有用于显示处理结果的显示电路，利用超声波集成模块的测距功能，将测距模块放置于门窗等处，每当有人通过窗户进入室内是测距模块便会检测到障碍物的距离变短，便可以是检测到有人进入到室内，超声波集成模块通过将检测到的信号发送至单片机断，单片机进行判断当单片机断判断出超声波模块测出的距离小于单片机内预设的距离时单片机立即将信号发送至上位机，实现了安防目的，并且具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低成本的优点。
[0016]进一步的，本实用新型还可应于液位，物位检测，特有的液位，料位检测方式，可保证在液面有泡沫或大的晃动，不易检测到回波的情况下有稳定的输出。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1为本实用新型单片机系统的电路图；
[0018]图2为本实用新型时钟电路的电路图；
[0019]图3为本实用新型复位电路的电路图；
[0020]图4为本实用新型的整体连接关系模块示意图。
[0021]其中:Y1为晶振；S为复位键；C3为电解电容；R15为电阻。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0023]参见图4，本实用新型包括超声波测距模块、显示电路、用于进行行中断处理和数据的处理并计算出距离的单片机系统以及用于给整个电路供电的电源模块，电源模块采用MAX232芯片提供稳定的电源；如图1所示，单片机系统包括AT89C52单片机以及外接在单片机上的时钟电路和复位电路；如图2所示，时钟电路采用11.0592MHZ的晶振Yl，晶振Yl的一端与单片机的XTALl端口相连，另一端与单片机的XTAL2端口相连，且XTALl端口和XTAL2端口分别通过连接22pf的陶瓷电容接地；如图3所示，复位电路包括复位键S，复位键S的一端与电源VCC相连，另一端连接到单片机的RST引脚上，复位键S的两端还并联有10 μ f的电解电容C3，电解电容C3的负极通过IOkQ的电阻R15接地。超声波测距模块与单片机系统交互，超声波测距模块包括集成在一起的采用超声波发射探头的超声波发射电路、采用超声波接收探头的超声波检测接收电路、CX20106A芯片电路以及74LS04芯片放大电路；单片机系统的显示信号输出端与显示电路相连，显示电路采用6410平台以及安装在6410平台上的4位共阳极数码管。
[0024]本实用新型的原理:[0025]本实用新型主要利用了超声波模块的测距功能，将测距模块放置于门窗等处处，这样每当有人通过窗户进入室内是测距模块便会检测到障碍物的距离变短，这样便可以是检测到有人进入到室内。超声波测距模块通过将检测到的信号发送至单片机断，单片机进行判断当单片机断判断出超声波模块测出的距离小于单片机内预设的距离时单片机立即将信号发送至上位机，然后再6410上显示。本设计的由51单片机、超声波发射探头、超声波接收探头、4位共阳极数码管、6410显示平台。
[0026]通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2)。
[0027]超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
[0028]HR-SR04超声波集成模块是将超声波发射探头，超声波接收探头，CX20106A芯片电路，74LS04芯片放大电路集成到的一起的一个超声波集成模块。
[0029]超声波在空气中传播速度为每秒钟340米(15°C时)。X2是声波返回的时刻，Xl是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03s，则距离为340m/sX0.03s=10.2m。这就是超声波探头到反射物体之间的距离。采用AT89C52单片机晶振为12M，单片机用Pl.0 口输出超声波换能器所需的40K方波信号，利用外中断监测超声波接收电路输出的返回信号。
[0030]当进行距离的测量时，由安装在同一水平线上的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，并且同时启动定时器进行计数。首先由超声波发射探头向倒车的方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在空气中传播的途中一旦遇到障碍物后就会被反射回来，当接收探头收到反射波后就会给负脉冲到单片机使其立刻停止计时这样，定时器就能够准确的记录下了超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间t (S)。由于在常温下超声波在空气中的传播速度大约为340m/s，所以障碍物到发射探头之间的距离为:
[0031]S=340Xt/2=170Xt
[0032]因为单片机内部定时器的计时实际上就是对机器周期T的计数，而本设计中时钟频率fosc取12MHz，设计数值N，则:
[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计算距离。
[0037]本实用新型的工作过程是这样的:
[0038]将测距模块放置于门窗等处处，这样每当有人通过窗户进入室内是测距模块便会检测到障碍物的距离变短，这样便可以是检测到有人进入到室内。超声波测距模块通过将检测到的信号发送至单片机断，单片机进行判断当单片机断判断出超声波模块测出的距离小于单片机内预设的距离时单片机立即将信号发送至上位机，然后再6410上显示。在单片机内部程序的控制下，由超声波发射探头发射超声波，在超声波遇到障碍物时反射到超声波接收探头，由此回应到单片机，由单片机进行中断处理和数据的处理，计算出距离，由6410平台上的4位共阳极数码管显示。
【权利要求】
1.一种基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:包括超声波测距模块、显示电路、用于进行行中断处理和数据的处理并计算出距离的单片机系统以及用于给整个电路供电的电源模块；超声波测距模块与单片机系统交互，单片机系统的显示信号输出端与显示电路相连。
2.根据权利要求1所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的单片机系统包括单片机以及外接在单片机上的时钟电路和复位电路。
3.根据权利要求2所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的单片机采用AT89C52单片机。
4.根据权利要求2所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的时钟电路采用11.0592MHZ的晶振(Y1)，晶振(Yl)的一端与单片机的XTALl端口相连，另一端与单片机的XTAL2端口相连，且XTALl端口和XTAL2端口分别通过连接22pf的陶瓷电容接地。
5.根据权利要求2所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的复位电路包括复位键(S )，复位键(S )的一端与电源VCC相连，另一端连接到单片机的RST引脚上，复位键(S)的两端还并联有10 μ f的电解电容(C3)，电解电容(C3)的负极通过IOkQ的电阻(R15)接地。
6.根据权利要求1所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的电源模块采用MAX232芯片提供稳定的电源。
7.根据权利要求1所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的超声波测距模块为HR-SR04超声波集成模块，包括集成在一起的超声波发射电路、超声波检测接收电路、CX20106A芯片电路以及74LS04芯片放大电路。
8.根据权利要求7所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的超声波发射电路采用超声波发射探头。
9.根据权利要求7所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的超声波检测接收电路采用超声波接收探头。
10.根据权利要求1所述的基于超声波测距模块的家居安防系统，其特征在于:所述的显示电路采用6410平台以及安装在6410平台上的4位共阳极数码管。
【文档编号】G01S15/08GK203502586SQ201320602625
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】张弢, 任帅, 雷敬祥, 张卫钢 申请人:长安大学