专利名称：一种综合测距定位信号传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种定位信号传感器，具体涉及的是一种利用超声波和红外线综合测距定位的定位信号传感器。
背景技术：
传感器检测技术、无线电通讯技术、计算机控制技术是现代信息技术的三大支柱， 它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。传感器技术是信息社会的重要技术基础，其品种、性能和质量直接决定了信息技术系统的功能和质量。随着现代科学技术的发展，人们对传感器的性能水平及运用方式提出了更高的要求，而在被人们广泛运用的传感器家族中，超声波传感器和红外线传感器以其优异的性能得到人们的青睐，广泛用于军事、医疗、工业和家电产品。但目前超声波传感器和红外线传感器一般都是单独使用， 而目前，超声波传感器广泛用作测距传感器，常作为一种辅助视觉手段与其他视觉工具(如 CCD图像传感器)配合使用，可有效提高机器的视觉功能。现有超声波定位传感器包括超声波发射传感器和超声波接收传感器，该工作原理为超声波发射传感器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回，超声波接收传感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。但现有超声波定位传感器由于超声波信号具有方向性，单个元件 (超声波发射元件、超声波接收元件)的覆盖范围有限，不能保证超声波发射传感器外发出的超声波信号能准确地被超声波接收传感器接收；而且由于超声波传感器的波束发散比较严重，当超声波发射点距障碍物较远时，超声波传感器的方向定位精度较差，造成超声波定位传感器工作稳定性差，因而有必要引入其它方法或传感器来改善其性能。

发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种采用红外线传感器来消除超声波传感器盲区，并利用超声波和红外线综合测距定位，提高系统整体性能的综合测距定位信号传感器，
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现
一种综合测距定位信号传感器，其包括用于进行测距的超声波收发电路和控制模块， 其特征在于，它还包括用于进行定位探测障碍物的红外线收发电路和显示模块，所述超声波收发电路包括用于发射超声波的超声波发射模块和用于接收返回超声波信号的超声波接收模块，所述红外线收发电路包括用于发射红外线进行探测障碍物的红外线发射模块和用于接收返回红外线的红外线接收器，所述超声波接收模块、红外线接收器和显示模块均与控制模块相连接。进一步的，所述超声波接收模块包括超声波接收器、第一放大器和信号调理电路， 所述超声波接收器的输出端连接第一放大器的接入端，所述第一放大器的输出端连接信号调理电路的接入端，所述信号调理电路输出端连接控制模块的接入端。进一步的，所述超声波发射模块包括超声波发射器、第二放大电器和第一时钟电路，所述第一时钟电路的输出端连接第二放大器的输入端，所述第二放大器的输出端连接超声波发射器。进一步的，所述红外线发射模块包括第二时钟电路、第三放大器和红外线发射器， 所述第二时钟电路的输出端连接第三放大器的输入端，所述第三放大器的输出端连接红外线发射器。进一步的，所述控制模块采用的是AT89C51单片机。作为优选，所述显示模块采用的是LED显示器。本发明通过红外线收发电路可弥补超声波传感器性能上的不足，消除超声波传感器盲区相对于超声波传感器，其定向精度有了很大的提高。同时具备了超声波传感器和红外线传感器探测的优点，能够比较精确地测距和定向，提高系统的整体性能，其具有功能更全、精度更高、结构更简、成本更低的优点。


下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；
图I为本发明的模块示意图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。参见图1，本实施例是提供一种消除超声波传感器盲区，利用超声波和红外线综合测距定位的综合测距定位信号传感器，其包括用于进行测距的超声波收发电路、控制模块、 用于进行定位探测障碍物的红外线收发电路和显示模块；所述超声波收发电路包括用于发射超声波的超声波发射模块30和用于接收返回超声波信号的超声波接收模块20，所述红外线收发电路包括用于发射红外线进行探测障碍物的红外线发射模块40和用于接收返回红外线的红外线接收器50，所述超声波接收模块20、红外线接收器50和显示模块均与控制模块相连接。本实施例超声波接收模块20包括超声波接收器21、第一放大器22和信号调理电路23，所述超声波接收器21的输出端连接第一放大器22的接入端，所述第一放大器22的输出端连接信号调理电路23的接入端，该信号调理电路23输出端连接控制模块的接入端。 超声波发射模块30包括超声波发射器31、第二放大电器32和第一时钟电路33,所述第一时钟电路33的输出端连接第二放大电器32的输入端，所述第二放大电器32的输出端连接超声波发射器31。在该超声波发射模块30中，通过输入引脚来控制超声波，并经超声波发射器的发射头发射出去。在第一放大器22中，先通过超声波接收器21的接收头接收超声波，然后经两级放大器把信号放大60dB，再输送给超声波检波电路。在该超声波检波电路中，超声波脉冲信号被整流为正相信号(经测试，该正相信号近似于直流信号)，此正相信号转入电路中的电压比较器，引起比较器输出脚(即单片机的INTO脚)电压跳变，由此即可判断是否有回波信号存在。
值得注意的是，本实施红外线发射模块40包括第二时钟电路41、第三放大器42和红外线发射器43，所述第二时钟电路41的输出端连接第三放大器42的输入端，所述第三放大器42的输出端连接红外线发射器43。在该电路中，红外线传感器通过IN引脚输入接收到的信号，当三极管的基极有电流时，三极管导通，从而有电流从位于发射极的红外二极管流过，激发出红外线。在红外线接收器50中，当接收到反射红外线信号时，光敏二极管的电阻将被降低，输入到电压比较器负端的电压将被升高，从而使比较器的输出端输出低电平， 并通过发光二极管的熄灭显示出来，由此可判断前方是否有障碍物。
本实施例中，控制模块采用的是AT89C51单片机10，用于控制信号发射功能、信号判断和分析功能以及控制显示功能；显示模块采用的是LED显示器60。AT89C51单片机接收到前面两部分电路反馈回来的信息并经过相应算法的处理后，得出前方物体的距离与方向等信息，一方面可以控制相应的被控对象进行相应的动作，另一方面可以通过LED显示相应的距离。本实施例工作时，首先启动红外线传感器进行探测，当检测到有障碍物存在时，再启动超声波传感器进行测距，然后通过LED进行显示。如果检测到的物体在超声波传感器的测量盲区内，则根据红外线传感器的响应情况对距离进行估计显示。其具体工作原理是当红外线反射模块接通电源后，即从模块内部的红外线反射管向前方发射红外线，一旦有物体或人体进入其有效探测范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管所接收，光敏接收管的电阻将因此减少，引起与其串连的电阻出现电压变化，由电压比较器处理后，在输出端给出低电平信号，引起单片机中断，从而进行有效控制。基于上述，本发明采用超声波传感器和红外线传感器组成综合测距定位系统，克服了由单一传感器所构成探测系统的不足，同时具备了超声波传感器和红外线传感器探测的优点，能够比较精确地测距和定向。同时，系统还采用了单片机控制技术，使系统具有良好的扩展性和实用性。而且，还可以采用反应速度较快的红外线传感器(如光导红外传感器，其响应时间达到了微秒级)来消除超声波传感器盲区，提高系统的整体性能。红外线具有光束发散小的优点，目前很容易得到光束视角小于5°的红外线传感器。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种综合测距定位信号传感器，其包括用于进行测距的超声波收发电路和控制模块，其特征在于，它还包括用于进行定位探测障碍物的红外线收发电路和显示模块，所述超声波收发电路包括用于发射超声波的超声波发射模块和用于接收返回超声波信号的超声波接收模块，所述红外线收发电路包括用于发射红外线进行探测障碍物的红外线发射模块和用于接收返回红外线的红外线接收器，所述超声波接收模块、红外线接收器和显示模块均与控制模块相连接。
2.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述超声波接收模块包括超声波接收器、第一放大器和信号调理电路，所述超声波接收器的输出端连接第一放大器的接入端，所述第一放大器的输出端连接信号调理电路的接入端，所述信号调理电路输出端连接控制模块的接入端。
3.根据权利要求2所述的，其特征在于，所述超声波发射模块包括超声波发射器、第二放大电器和第一时钟电路，所述第一时钟电路的输出端连接第二放大器的输入端，所述第二放大器的输出端连接超声波发射器。
4.根据权利要求I或3所述的，其特征在于，所述红外线发射模块包括第二时钟电路、 第三放大器和红外线发射器，所述第二时钟电路的输出端连接第三放大器的输入端，所述第三放大器的输出端连接红外线发射器。
5.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述控制模块采用的是AT89C51单片机。
6.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述显示模块采用的是LED显示器。
全文摘要
本发明涉及的是一种综合测距定位信号传感器，其包括用于进行测距的超声波收发电路、控制模块、用于进行定位探测障碍物的红外线收发电路和显示模块，所述超声波收发电路包括用于发射超声波的超声波发射模块和用于接收返回超声波信号的超声波接收模块，所述红外线收发电路包括用于发射红外线进行探测障碍物的红外线发射模块和用于接收返回红外线的红外线接收器，所述超声波接收模块、红外线接收器和显示模块均与控制模块相连接。本发明通过红外线收发电路，消除超声波传感器盲区，具备了超声波传感器和红外线传感器探测的优点，能够比较精确地测距和定向，提高系统的整体性能，其具有功能更全、精度更高、结构更简、成本更低的优点。
文档编号G01S17/02GK102590816SQ20121004155
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者吕高登, 张华 , 杨冬, 王昌明 申请人:江苏三通仪器系统有限公司