專利名稱：帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，具體來說采用8位微控制器、超聲波傳感器與GPS定位模塊來實(shí)現(xiàn)精確空間位置下的短距離測(cè)量，可應(yīng)用于機(jī)器人避障、汽車倒車以及防盜報(bào)警等系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著信息采集與智能計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、環(huán)保、交通等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)將依靠傳感器作為數(shù)據(jù)輸入端，通過各種傳感器采集或獲取自然界的各種物理量、化學(xué)量、生物量等，從而提高對(duì)物質(zhì)世界的感知能力，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。GPS (Global Positioning System)是衛(wèi)星測(cè)時(shí)測(cè)距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng) (Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System)的英文縮寫，簡(jiǎn)稱“全球定位系統(tǒng)”。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航、定位和定時(shí)的功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。GPS設(shè)備可以提供精準(zhǔn)的空間位置信息，將GPS技術(shù)與傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，在獲取傳感器所輸出的信息同時(shí)同步獲取空間位置信息，因而有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。ZigBee技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一種，具有成本低、功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、數(shù)據(jù)傳輸可靠等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍很廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于推廣的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，具有控制器，還包括與控制器相連的超聲波測(cè)距電路；與控制器相連的用于提供精確空間位置的GPS定位模塊；與控制器相連的用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及功能擴(kuò)展的通訊接口連接器。所述的超聲波測(cè)距電路與控制器的定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的比較輸出口 0C2和外部中斷INTl 口相連，用于實(shí)現(xiàn)距離的測(cè)量。所述的GPS定位模塊與控制器的1/0 口相連，采用模擬串口時(shí)序來接收GPS定位模塊輸出的坐標(biāo)信息。所述的通訊接口連接器與控制器的串口和1/0 口相連，用于數(shù)據(jù)的傳輸或者與ZigBee節(jié)點(diǎn)板相連進(jìn)行功能的擴(kuò)展,組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

[0010]圖I是本實(shí)用新型的整體框圖；圖2是本實(shí)用新型超聲波測(cè)距電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型GPS定位模塊電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型50管腳通訊接口連接器原理圖；圖5是本實(shí)用新型的電源電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，采用超聲波傳感器、GPS定位模塊與8位微控制器來實(shí)現(xiàn)精確空間位置下的短距離的測(cè)量，可應(yīng)用于機(jī)器人避障、汽車倒車以及防盜報(bào)警等系統(tǒng)。 如圖I所示，本實(shí)用新型的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，具有控制器(I)，還包括與控制器相連的超聲波測(cè)距電路(2);與控制器相連的用于提供精確空間位置的GPS定位模塊(3);與控制器相連的用于數(shù)據(jù)傳輸及功能擴(kuò)展的通訊接口連接器(4);與控制器、超聲波測(cè)距電路相連的用于提供電源的電源電路(5)。如圖2所示，超聲波測(cè)距電路由發(fā)射電路(a)和接收電路(b)組成，發(fā)射電路由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器2產(chǎn)生40KHZ的頻率，經(jīng)過CD4049驅(qū)動(dòng)后傳輸給超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波；接收電路將發(fā)射回來的超聲波信號(hào)經(jīng)過放大處理后觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷INT1，根據(jù)定時(shí)器2的定時(shí)時(shí)間間隔來計(jì)算距離。如圖3所示，GPS定位模塊采用全球衛(wèi)星定位接收芯片Gstar系列GS-89組成，通過控制器的I/o 口相連，采用模擬串口時(shí)序來完成GPS坐標(biāo)信息的接收。如圖4所示，本實(shí)用新型的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊具有50管腳的通訊接口連接器，與控制器的串口和I/o 口相連，用于數(shù)據(jù)的傳輸或者ZigBee節(jié)點(diǎn)板相連進(jìn)行功能的擴(kuò)展，組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如圖4所示，本實(shí)用新型的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊由于采用電池或者外部供電兩種方式提供電源，故通過開關(guān)進(jìn)行切換，BL8530-5V升壓芯片用于對(duì)電池供電時(shí)進(jìn)行電源升壓；AMS1117-3. 3V降壓穩(wěn)壓芯片用于外部供電時(shí)進(jìn)行電源的降壓與穩(wěn)壓。
權(quán)利要求1.一種帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，具有控制器(I)，其特征在于，還包括與控制器⑴相連的超聲波測(cè)距電路⑵；與控制器⑴相連的GPS定位模塊(3);與控制器(I)相連的通訊接口連接器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，其特征在于所述的超聲波測(cè)距電路(2)與控制器(I)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的比較輸出口 0C2和外部中斷INTl口相連，用于距離的測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，其特征在于所述的GPS定位模塊(3)與控制器(I)的I/O 口相連，采用模擬串口時(shí)序來接收GPS定位模塊輸出的坐標(biāo)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，其特征在于所述的通訊接口連接器(4)與控制器(I)的串口和I/O 口相連，用于數(shù)據(jù)的傳輸及功能擴(kuò)展。
專利摘要一種帶有定位功能的超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，用于精確空間位置下的短距離的測(cè)量，可應(yīng)用在機(jī)器人避障、汽車倒車以及防盜報(bào)警等系統(tǒng)。所述節(jié)點(diǎn)模塊包括ATmega8L控制器(1)；超聲波測(cè)距電路(2)；GPS定位模塊(3)；通訊接口連接器(4)；電源電路(5)。本實(shí)用新型利用超聲波傳感器、GPS定位模塊和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)精確空間位置下的距離測(cè)量，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于推廣等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S15/08GK202563085SQ20122025103
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者吳興利, 田立國(guó), 李猛, 陳志亮 申請(qǐng)人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)