超声波测量身高

超声波测量身高,超声波,测量,丈量,身高 2基本原理 一，测身高模块利用声音发射与接收回音的时间差进行距离换算。超声波发射器（换能器）为压电晶片，能将特定频率的电能转化成为机械能并通过振片已声波的形式发射到外界。接收头同为压电陶瓷材料，能将机械波转化为电能从而实现接收功能。工作过程中，通过计算发射与接收的时间差，通过公式D=V*T;其中v为声音在空气中传播速度约为340m/s,实际情况下会随着气温的改变而略微变化，因此需要进行温度补偿其温度补偿系数为K，因为算出来的距离为声音传播距离，因此物体实际距离还要除以2。D=(340+K)T2 电源本电路为了方便使用，采用单节锂电池进行供电。由于该系统工作在5V的电压环境下，而锂电池的最高电压为4.2v。因此要对电池电压进行升压。以保证电路能够稳定工作，使发射功率提高，增加测量距离。该升压电路采用了MC34063的boost拓扑，该芯片提供100kHz的开关频率，内置驱动管，最大电流可达1.5A，足以满足电路供电需求。图2.1电源模块BT1为锂电池，电压在3.7-4.2V之间，R6为电流采样电阻，当电流超过1.5A时芯片进入保护状态。L1在1脚关断瞬间产生感应电压并与电池电压产生叠加，并通过肖特基二极管D1进行整流实现升压。5脚为电压采样脚，当电压高于基准电压1.25V时PWM占空比减少，相反，当电压低于基准电压时占空比增大，输出电压升高，从而达到稳压功能。2.2超声波发射模块发射模块的高频信号直接由单片机产生，但是单靠单片机的IO口是无法驱动超声波换能器的，因此加入了由9012-9013三极管组成的图腾柱驱动电路，该电路驱动能力高达800mA，足以能让超声波换能器产生足够强的发射功率。图2.3超声波发射模块2.3接收模块CX20106A红外线遥控接收前置放大电路，多适用于电视机。内部电路由前置放大器，自动偏置电平控制电路（ABLC）、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整形电路等组成。CX20106A是CX20106的改进型，二者之间的主要差别在于电参数略有不同。CX20106A也同样适用于超声波测试，主要频率在38KHZ41KHZ，在超声波应用中通常选取40KHZ。当接受到来自超声波发出的声音时7脚会相应的产生一个低电平作为信号。图2.4接收模块2.4 无线模块无线传输模块采用的是NRF2401模块，其工作频段为2.4GHz，室内传输距离可达50m。数据传输带宽为2Mb/S，轻松应对各种传感器产生的数据。其出众的性能和低廉的价格是其被选择的理由。该模块的电源电压为3.3V，通信协议为SPI，需要在单片机上模拟SPI的通信。二，测体重模块基本原理：利用线性压敏电阻，经过专门的AD芯片把压力变化引起的电压变化放大，并通过单片机处理后与接受到来自测身高模块的信息一同显示。1， 主控同样采用STC12C5A60S2，无线模块也采用NRF2401.2， 传感器采用YZC-161B全桥搭配HX711 24位AD芯片3， 显示模块采用LCD16023设计方案分析3.1发射电路方案一，用NE555定时器电路产生40KHz方波，优点是波形稳定，温飘低，但是电路较为复杂，驱动能力不强。方案二，采用单片机产生40KHz方波，并采用乙类放大器对信号进行放大，其优点是结构简单，驱动能力强，仅仅用到2个三极管并充分利用单片机 综上所述，采用方案二。3.2接收电路接收电路采用CX20106作为解调，其方案成熟，结构简单。3.3身高部分程序流程图程序/*SPI时序函数NRF2401无线程序*/unchar NRFSPI(unchar date) unchar i; for(i=0;i8;i+) / 循环8次 if(date&0x80) MOSI=1; else MOSI=0; / unchar最高位输出到MOSI date=1; / 低一位移位到最高位 SCLK=1; if(MISO) / 拉高SCK，nRF24L01从MOSI读入1位数据，同时从MISO输出1位数据 date|=0x01; / 读MISO到unchar最低位 SCLK=0; / SCK置低 return(date); / 返回读出的一字节/*NRF24L01初始化函数*/void NRF24L01Int()delay(20);/让系统什么都不干CE=0; /待机模式1 CSN=1; SCLK=0;IRQ=1; /*SPI读寄存器一字节函数*/unchar NRFReadReg(unchar RegAddr) unchar BackDate; CSN=0;/启动时序delay(10); NRFSPI(RegAddr);/写寄存器地址 BackDate=NRFSPI(0x00);/写入读寄存器指令 CSN=1; return(BackDate); /返回状态/*SPI写寄存器一字节函数*/unchar NRFWriteReg(unchar RegAddr,unchar date) unchar BackDate; CSN=0;/启动时序delay(10); BackDate=NRFSPI(RegAddr);/写入地址 NRFSPI(date);/写入值 CSN=1; return(BackDate);/*SPI写入TXFIFO寄存器的值*/unchar NRFWriteTxDate(unchar RegAddr,unchar *TxDate,unchar DateLen) /寄存器地址/写入数据存放变量/读取数据长度/用于发送 unchar BackDate,i; CSN=0;delay(10); BackDate=NRFSPI(RegAddr);/写入要写入寄存器的地址 for(i=0;iDateLen;i+)/写入数据 NRFSPI(*TxDate+); CSN=1; return(BackDate);/*NRF设置为发送模式并发送数据*/void NRFSetTxMode(unchar *TxDate)/发送模式 CE=0; delay(10); NRFWriteTxDate(W_REGISTER+TX_ADDR,TxAddr,TX_ADDR_WITDH);/写寄存器指令+接收地址使能指令+接收地址+地址宽度NRFWriteTxDate(W_REGISTER+RX_ADDR_P0,TxAddr,TX_ADDR_WITDH);/为了应答接收设备，接收通道0地址和发送地址相同NRFWriteTxDate(W_TX_PAYLOAD,TxDate,TX_DATA_WITDH);/写入数据 /*下面有关寄存器配置*/ NRFWriteReg(W_REGISTER+EN_AA,0x01); / 使能接收通道0自动应答 NRFWriteReg(W_REGISTER+EN_RXADDR,0x01); / 使能接收通道0 NRFWriteReg(W_REGISTER+SETUP_RETR,0x0a); / 自动重发延时等待250us+86us，自动重发10次 NRFWriteReg(W_REGISTER+RF_CH,0x40); / 选择射频通道0x40 NRFWriteReg(W_REGISTER+RF_SETUP,0x07); / 数据传输率1Mbps，发射功率0dBm，低噪声放大器增益NRFWriteReg(W_REGISTER+CONFIG,0x0e); / CRC使能，16位CRC校验，上电 CE=1;delay(15);/保持10us秒以上/*检测应答信号*/unchar CheckACK() /用于发射sta=NRFReadReg(R_REGISTER+STATUS); / 返回状态寄存器if(TX_DS|MAX_RT) /发送完毕中断 NRFWriteReg(W_REGISTER+STATUS,0xff); / 清除TX_DS或MAX_RT中断标志 CSN=0;delay(10); NRFSPI(FLUSH_TX);/用于清空FIFO ！关键！不然会出现意想不到的后果！大家记住！ CSN=1; /SendData(0xfe); return(0);else return(1);void main()unint ReadhighDate;/读取身高值（整型）unchar TxDate4;NRF24L01Int();while(1)ReadhighDate=Readhigh();TxDate1=ReadTempDate;TxDate3=ReadhighDate/255*255;NRFSetTxMode(TxDate);/发送身高while(CheckACK();/检测是否发送完毕