專利名稱：超聲波身高儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測距儀器，尤其涉及一種測量人體身高及短程距離的便攜式測量儀器。
背景技術(shù)：
目前市場的超聲波身高儀，基本設(shè)計(jì)成電子顯示的體重秤臺(tái)式身高儀，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大又重，且需要占用一定空間，完全沒有達(dá)到便攜的目的，造成攜帶和裝置的麻煩。
例如專利號(hào)為88211628及申請(qǐng)?zhí)枮?8105505的中國專利文件，公開了一種人體身高無接觸測量裝置，包括主振單元、發(fā)射單元、接收單元、距離-增益自動(dòng)控制單元、起始單穩(wěn)態(tài)振蕩器、工作記憶單元、基準(zhǔn)單穩(wěn)態(tài)振蕩器、高度比較器、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼器、液晶驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字顯示屏和電源等。據(jù)稱，其裝置可用于非接觸測量身高，具有防止受測者的疾病接觸傳染和測量省時(shí)高效、沒有機(jī)械磨損等優(yōu)點(diǎn)。但是，該裝置也是體重秤臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部電路采用分立元件和集成電路芯片混合連結(jié)的電路，電路布線復(fù)雜、占據(jù)空間大、體型笨重，不便攜帶。
又如專利號(hào)為89221584.4的中國專利文件，公開了一種“超聲波人體測量裝置”，其由超聲波距離探測器、壓力傳感器、彈片性微型打印機(jī)等組成。介紹的優(yōu)點(diǎn)在于可在人們不知不覺情況下以極快速度自動(dòng)測出身高、體重、體型。屬于非接觸式測量，與機(jī)械的接觸式測量相比具有可靠性高、無需動(dòng)力裝置、無機(jī)械磨損、結(jié)構(gòu)簡單、輕便、省電、成本低、測量速度快、趣味性強(qiáng)等特點(diǎn)，稍加改裝可對(duì)高溫、強(qiáng)腐蝕物液體進(jìn)行非接觸式測量。但是，該裝置同上裝置類似，也是設(shè)計(jì)成一種體重秤臺(tái)式的超聲身高波測量儀，測量身高時(shí)，先調(diào)整超聲波發(fā)射部件和接收部件，再開機(jī)測量，然后比較全程反射和來自人體頭頂部反射時(shí)間，再計(jì)算得出人體身高讀數(shù)，裝置體積大，需占用相當(dāng)大空間，成本較高，不適合家庭使用；用途單一，局限于測量身高，攜帶不方便，顯然跟不上現(xiàn)代市場的需求。
現(xiàn)有超聲波身高儀及類似產(chǎn)品測量原理均為非接觸式測量，測量涉及兩路來去超聲波的協(xié)調(diào)處理，電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整機(jī)體積太大、裝置笨重、功能單一、實(shí)用性不強(qiáng)，不能滿足現(xiàn)代人士便攜簡約的高要求，且成本較高，使得超聲波身高測量類似儀器始終無法滿足日常生活的需要，未能進(jìn)入千家萬產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的技術(shù)目的是要提供一種體積小巧、裝置輕便、功能多變、實(shí)用性強(qiáng)，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單可靠，成本較低，便于操作的超聲波身高儀。
為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種超聲波身高儀，該身高儀的部件包括殼體、超聲發(fā)射器、超聲接收器、裝設(shè)在殼體上的顯示器和裝設(shè)在殼體內(nèi)的單元電路，所述單元電路包括與所述超聲發(fā)射器相連接的發(fā)射信號(hào)電路、與所述超聲接收器相連接的接收信號(hào)電路、信號(hào)處理電路、顯示器電路、電源電路，所述顯示器電路包括驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路，而所述發(fā)射信號(hào)電路為脈沖功放電路，所述接收信號(hào)電路由脈沖放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連結(jié)組成，所述的信號(hào)處理電路為一單片機(jī)芯片電路，該單片機(jī)芯片的不同引腳單獨(dú)地與下述的各單元電路相連接與所述發(fā)射信號(hào)電路相連接以向其發(fā)出信號(hào)脈沖，與所述接收信號(hào)電路相連接以從其接收信號(hào)脈沖；該單片機(jī)芯片的另些引腳組合地與所述驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路相連接并向其發(fā)出驅(qū)動(dòng)和譯碼信號(hào)。所述的信號(hào)處理電路為具有兩個(gè)8數(shù)據(jù)位接口的單片機(jī)芯片。由于傳統(tǒng)技術(shù)僅考慮采用非接觸式測量來簡化和加速測量、防止不同測量者間傳染，設(shè)計(jì)潛意識(shí)僅考慮臺(tái)式結(jié)構(gòu)，不考慮簡化電路連結(jié)、節(jié)約電器空間，因此，測量電路涉及兩路來去超聲波的同步、協(xié)調(diào)、減法運(yùn)算等處理，造成其中電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且多習(xí)慣性地僅將存儲(chǔ)電路、顯示電路和部分測量控制處理電路劃歸計(jì)算機(jī)芯片電路的范圍，而采用分立式電路來實(shí)現(xiàn)其他大部分測量有關(guān)的電路如距離-增益控制電路、振蕩電路、測量比較控制電路等，因此造成儀器電路內(nèi)部龐雜及外殼體積笨重并產(chǎn)生其它缺點(diǎn)。針對(duì)非接觸式測量的諸多缺點(diǎn)，本發(fā)明摒棄華而不實(shí)的非接觸式測量原理，采用直接測量的設(shè)計(jì)理念，即超聲發(fā)射器、超聲接收器直接接觸被測身體最高部位進(jìn)行測量，將測量超聲波簡化為來去一路即完成測量。測高儀電路配合高效的單片機(jī)編程，使得20腳8數(shù)據(jù)位雙接口的單片機(jī)芯片足以勝任來去一路超聲波信號(hào)的數(shù)據(jù)處理功能，本發(fā)明采用20腳單片機(jī)芯片來執(zhí)行原來分立元件組成的測量有關(guān)電路的功能如發(fā)生和處理振蕩波形、各種協(xié)調(diào)控制等，從而使得分立元件電路簡化成為簡單的發(fā)射和接收的放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路，電路連結(jié)極其簡單，為簡化和改進(jìn)外部測量結(jié)構(gòu)和增加新的操作功能打下基礎(chǔ)。在本發(fā)明實(shí)施例中，單片機(jī)采用89C2051。
基于本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)，為增加本發(fā)明的操作簡易性和功能，本發(fā)明的所述單元電路還包括聲響提示電路，該聲響提示電路與所述發(fā)射信號(hào)電路都連接在所述單片機(jī)芯片的同一引腳上。聲響提示電路便于眼睛離開儀器時(shí)正確操作儀器；而上述連結(jié)方法能在不影響電性能的前提下，采用單片機(jī)部分引腳復(fù)合使用，解決單片機(jī)的口線不夠的問題。為了便于控制數(shù)據(jù)顯示和儀器工作，所述驅(qū)動(dòng)電路的最低數(shù)位的輸入端通過一手動(dòng)開關(guān)與地線相連接。所述單片機(jī)芯片的引腳之一通過另一手動(dòng)開關(guān)與所述電源電路相連接。由于控制開關(guān)均使得控制信號(hào)最終都連結(jié)到單片機(jī)芯片的特定引腳，通過對(duì)這些引腳的特別編程即能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制。而且為方便操作，所有手動(dòng)開關(guān)都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而其按鍵外露在殼體表面上。
由于超聲波接收管和發(fā)射管都是容性元件，其噪音較大，為有效的限制其噪音的幅度，所述超聲接收器兩端連接有降噪用的電阻。所述超聲發(fā)射器和超聲接收器都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而分別在殼體表面上設(shè)有開口。
基于本發(fā)明的電路連結(jié)簡化的優(yōu)點(diǎn)，為進(jìn)一步增加本發(fā)明儀器便攜性能、操作簡易性和能實(shí)現(xiàn)人體身高和多種物體高度的測量功能，本發(fā)明的所述電源電路包括電池盒，所述殼體包括能“一”字收展地鉸接的兩部分，其中，一部分內(nèi)設(shè)有電池盒，且該部分末端上還鉸接有一個(gè)能夠垂直打開的基準(zhǔn)架，而另一部分上裝設(shè)有所述測高儀的所有其他部件。其中，自帶電池盒以及“一”字收展地鉸接的兩部分殼體，便于收攏成為一半長度來攜帶，而又便于隨時(shí)隨處展開來實(shí)施測量，無需受到交流電源的限制。
總之，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、實(shí)用性非常強(qiáng)、市場競爭能力很高等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電路原理方框示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電路連接示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
圖4為圖3的展開示意圖。
圖5本發(fā)明實(shí)施例的測量原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示為本發(fā)明測高儀的電路原理方框示意圖，該測高儀的部件包括殼體1、超聲發(fā)射器Y2、超聲接收器Y1、裝設(shè)在殼體1上的顯示器LED1和裝設(shè)在殼體1內(nèi)的單元電路，所述單元電路包括與所述超聲發(fā)射器Y2相連接的發(fā)射信號(hào)電路2、與所述超聲接收器Y1相連接的接收信號(hào)電路3、信號(hào)處理電路4、顯示器電路5、電源電路6，所述顯示器電路5包括驅(qū)動(dòng)電路5-1和譯碼電路5-2，而所述發(fā)射信號(hào)電路2為脈沖功放電路，所述接收信號(hào)電路3由脈沖放大電路3-1和電平轉(zhuǎn)換電路3-2連結(jié)組成，所述的信號(hào)處理電路4為一單片機(jī)芯片電路，該單片機(jī)芯片4的不同引腳單獨(dú)地與下述的各單元電路相連接與所述發(fā)射信號(hào)電路2相連接以向其發(fā)出信號(hào)脈沖，與所述接收信號(hào)電路3相連接以從其接收信號(hào)脈沖；該單片機(jī)芯片4的另些引腳組合地與所述驅(qū)動(dòng)電路5-1和譯碼電路5-2相連接并向其發(fā)出驅(qū)動(dòng)和譯碼信號(hào)。所述的信號(hào)處理電路4為具有兩個(gè)8數(shù)據(jù)位接口的單片機(jī)芯片。
所述單元電路還包括聲響提示電路7，該聲響提示電路7與所述發(fā)射信號(hào)電路2都連接在所述單片機(jī)芯片4的同一引腳上。
所述驅(qū)動(dòng)電路5-1的最低數(shù)位的輸入端通過一手動(dòng)開關(guān)PK1與地線相連接。所述單片機(jī)芯片4的引腳之一通過另一手動(dòng)開關(guān)PK2與所述電源電路6相連接。
如圖2所示本發(fā)明測高儀實(shí)施例的電路連接示意圖包括超聲波脈沖功放電路2由單片機(jī)(IC1)4的P3.2口輸出8段40KHz的方波脈沖群，經(jīng)反相器IC2A～I(xiàn)C2E、C6驅(qū)動(dòng)以推挽形式產(chǎn)生2倍的輸入電壓加到超聲波發(fā)射器Y2兩端。將超聲波信號(hào)增強(qiáng)兩倍功率發(fā)射出去。
噪音限制電路超聲接收器Y1、電阻R5構(gòu)成噪音限制電路。由于超聲波接收器Y1是容性元件，其噪音較大，加上R5后能有效的限制其噪音的幅度。
超聲波接收信號(hào)電路3包括脈沖放大電路3-1和電平轉(zhuǎn)換電路3-2，脈沖放大電路3-1由R1、R2、R3、R4、R6、R8、R9、R10、R11、R12、C1、C2、C3、C5、IC1A、IC1B組成，對(duì)超聲波反射波進(jìn)行放大；電平轉(zhuǎn)換電路3-2由C4、D1、D2、R7、R14、R17、R18、Q1、Q2構(gòu)成，轉(zhuǎn)換信號(hào)經(jīng)IC2F驅(qū)動(dòng)單片機(jī)4的P3.3口進(jìn)行處理。
顯示器電路5包括LED1、由Q3、Q4、Q5、Q6、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26組成的驅(qū)動(dòng)電路5-1、與單片機(jī)4的P1、P3.1、P3.4、P3.5、P3.7構(gòu)成的譯碼電路5-2。
外圍電路包括F1、Q7、R30與單片機(jī)4的P3.2口復(fù)合使用構(gòu)成的聲響提示電路7；PK1與單片機(jī)4的P3.2復(fù)合使用作為開關(guān)機(jī)按鈕，PK2與單片機(jī)4的P3.0連接使作為測量按鈕；R13、C7構(gòu)成復(fù)位電路。
在電路中IC1單片機(jī)4、Y1、Y2最為關(guān)鍵，其性能直接影響到測量的靈敏度和準(zhǔn)確度。
如圖3、4所示為本發(fā)明實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)的立體示意圖在殼體1上，所有手動(dòng)開關(guān)PK1、PK2都裝設(shè)在所述殼體1內(nèi)而PK1、PK2其按鍵外露在殼體1表面。上述超聲發(fā)射器Y2和超聲接收器Y1都裝設(shè)在所述殼體1內(nèi)而分別在殼體1表面上設(shè)有開口。
所述殼體1包括通過鉸鏈8“一”字收展地鉸接的兩部分1-1、1-2，所述電源電路6包括殼體1-2部分內(nèi)設(shè)的電池盒6-1，且該部分末端上還鉸接有一個(gè)能夠垂直打開的基準(zhǔn)架9，而另一部分1-1上裝設(shè)有所述測高儀的所有其他部件。
如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例的測量原理示意圖。
測量原理打開殼體1使得殼體1-1、1-2、基準(zhǔn)架9伸展開來，將基準(zhǔn)架9垂直殼體1(或貼緊垂直墻體)，伸直的殼體1-1、1-2貼緊人體頭部或物體頂部，人體腳部或物體底部站立于地面，按“開關(guān)”鍵PK1先接通儀器電源，啟動(dòng)儀器；接著按“測量”按鍵PK2，輸入信息操作儀器，開始測量身高。然后顯示屏LED1會(huì)輸出信息身高數(shù)值以三位整數(shù)位厘米cm為單位，有一位小數(shù)，準(zhǔn)確數(shù)值可以精確到5毫米，測量范圍為0.6～2.5m。如正確讀數(shù)則蜂鳴器F1發(fā)出“嗶”一聲響聲，相應(yīng)液晶屏上顯示“XXX.Xcm”；若使用者不正確測量或超出測量范圍，顯示屏LED1將顯示錯(cuò)誤信息“----”，同時(shí)蜂鳴器F1連響2次，發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)。
測量身高時(shí)還需注意下列事頂a、被測物表面應(yīng)有一定寬度，被測物表面平整、堅(jiān)硬；b、測距儀垂直對(duì)準(zhǔn)被測物，正在測量時(shí)不要移動(dòng)測距儀；c、測距儀與被測物之間不能有障礙物；d、在有噪音或風(fēng)速過大的環(huán)境下，測量精度及范圍將受到不良影響。
權(quán)利要求
1.一種超聲波身高儀，該測高儀的部件包括殼體、超聲發(fā)射器、超聲接收器、裝設(shè)在殼體上的顯示器和裝設(shè)在殼體內(nèi)的單元電路，所述單元電路包括與所述超聲發(fā)射器相連接的發(fā)射信號(hào)電路、與所述超聲接收器相連接的接收信號(hào)電路、信號(hào)處理電路、顯示器電路、電源電路，所述顯示器電路包括驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路，其特征在于所述發(fā)射信號(hào)電路為脈沖功放電路，所述接收信號(hào)電路由脈沖放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連結(jié)組成，所述的信號(hào)處理電路為一單片機(jī)芯片電路，該單片機(jī)芯片的不同引腳單獨(dú)地與下述的各單元電路相連接與所述發(fā)射信號(hào)電路相連接以向其發(fā)出信號(hào)脈沖，與所述接收信號(hào)電路相連接以從其接收信號(hào)脈沖；該單片機(jī)芯片的另些引腳組合地與所述驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路相連接并向其發(fā)出驅(qū)動(dòng)和譯碼信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波身高儀，其特征在于所述的信號(hào)處理電路為具有兩個(gè)8數(shù)據(jù)位接口的單片機(jī)芯片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超聲波身高儀，其特征在于所述單元電路還包括聲響提示電路，該聲響提示電路與所述發(fā)射信號(hào)電路都連接在所述單片機(jī)芯片的同一引腳上。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲波身高儀，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路的最低數(shù)位的輸入端通過一手動(dòng)開關(guān)與地線相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀，其特征在于所述單片機(jī)芯片的引腳之一通過另一手動(dòng)開關(guān)與所述電源電路相連接。
6.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀，其特征在于所有手動(dòng)開關(guān)都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而其按鍵外露在殼體表面上。
7.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀，其特征在于所述超聲接收器兩端連接有降噪用的電阻。
8.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀，其特征在于所述超聲發(fā)射器和超聲接收器都裝設(shè)在所述殼體內(nèi)而分別在殼體表面上設(shè)有開口。
9.如權(quán)利要求4所述的超聲波身高儀，其特征在于所述電源電路包括電池盒，所述殼體包括能“一”字收展地鉸接的兩部分，其中，一部分內(nèi)設(shè)有電池盒，且該部分末端上還鉸接有一個(gè)能夠垂直打開的基準(zhǔn)架，而另一部分上裝設(shè)有所述測高儀的所有其他部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波身高儀，包括殼體、超聲發(fā)射器、超聲接收器、裝設(shè)在殼體上的顯示器和裝設(shè)在殼體內(nèi)的單元電路，單元電路包括與超聲發(fā)射器相連接的發(fā)射信號(hào)電路、與超聲接收器相連接的接收信號(hào)電路、信號(hào)處理電路、顯示器電路、電源電路，顯示器電路包括驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路，而發(fā)射信號(hào)電路為脈沖功放電路，接收信號(hào)電路由脈沖放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連結(jié)組成，信號(hào)處理電路為一單片機(jī)芯片電路。本發(fā)明的超聲波身高儀體積小巧、裝置輕便、功能多變、實(shí)用性強(qiáng)，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單可靠，成本較低，便于操作。
文檔編號(hào)G01B17/00GK1751660SQ20041005160
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者陳華鴻, 羅笑南, 王建民, 趙冠鑒, 謝秀華 申請(qǐng)人:陳華鴻