一種超聲波測距系統的製作方法
2023-05-09 05:52:51 1
專利名稱：一種超聲波測距系統的製作方法
一種超聲波測距系統
技術領域：
本發明涉及電子領域，特別涉及一種由多塊單一功能模塊拼裝成的超聲波測距系統。
背景技術：
由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，故而超聲波經常用於距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制，並且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在移動機器人研製上也得到了廣泛的應用。目前，越來越多的DIY用戶也想將超聲波測距或其他電路板應用到各種電子玩具 或自製的電器中，以實現電子玩具或自製電器具有超聲波發射和接收的功能。但由於現在市場上普遍的電子玩具中的電路板都是一個不可拆分的整體，這樣使得電子玩具產品的功能固定，尤其是在電路中某一個單元發生故障時，整個產品將無法正常工作；對於某些喜歡動手拆卸或拼裝玩具的用戶來講，無法了解該玩具中的電子構建的各個功能單元的結構及功能，失去了應有的趣味性。因此有必要提供一種可以很方便地相互拼裝的由多塊單一功能模塊拼接成的超聲波測距系統，這種超聲波測距系統也可以作為電子積木、電子玩具或者教學演示工具使用。一方面在這種超聲波測距系統的某一元件發生損壞時，可以僅替換該部分元件來減少浪費。另外一方面可以滿足用戶自己動手製作電子設備或者改裝電子設備的需求。
發明內容本部分的目的在於概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用於限制本發明的範圍。本發明的目的在於提供一種超聲波測距系統，其由多塊具有單一功能的電路板結合特定導線和插座拼接而成。為了達到本發明的目的，本發明提供一種超聲波測距系統，所述超聲波測距系統包括超聲波收發模塊,包括安裝在一塊電路板上的控制插座、超聲波發射頭和超聲波接收頭，所述控制插座中的兩個導電端子分別與所述超聲波發射頭和超聲波接收頭相連；雙四位數碼管模塊，包括安裝在一塊電路板上的兩個四位數碼管和輸入插座，所述輸入插座中的導電端子分別與所述四位數碼管相連；電源模塊,包括安裝在一塊電路板上的電源輸入插座和電源輸出插座，所述電源輸入插座將輸入電壓直接輸出或者降壓後輸出給所述電源輸出插座；插座轉接板，包含安裝在一塊電路板上的至少三個四針插座和一個兩針插座，所述四針插座包含電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，所述至少三個四針插座中的對應導電端子相連，所述兩針插座包含電源端子和接地端子，並且分別與所述至少三個四針插座中的電源端子和接地端子相連；其中，一個四針插座與所述控制插座通過導線相連，另一個四針插座與所述輸入插座通過導線相連，所述兩針插座與所述電源輸出插座通過導線相連；控制模塊,包含安裝在一塊電路板上的微處理晶片、第一控制插座和第二控制插座，所述第一控制插座中的兩個導電端子和第二控制插座中的兩個導電端子分別與所述微處理晶片的引腳相連；其中所述第一控制插座與所述六插座轉接板中的一個四針插座相連；和按鈕模塊，包含安裝在一塊電路板上的按鈕和按鈕插座，所述按鈕插座包含兩個導電端子，所述按鈕插座通過導線與所述第二控制插座相連。進一步地,所述超聲波收發模塊中的控制插座包括絕緣本體和位於所述絕緣本體內的四個導電端子，所述導電端子分別為電源端子、接收導電端子、發射導電端子和接地端子，其中，所述接收導電端子與所述超聲波接收頭相連，所述發射導電端子與所述超聲波 發射頭相連。進一步地，所述雙四位數碼管顯示模塊還包括安裝在所述電路板上的一輸出插座、一移位寄存器電路和一控制驅動電路，其中輸入信號和時鐘信號通過所述輸入插座輸送給所述移位寄存器電路，所述移位寄存器電路輸出的信號接到所述控制驅動電路中以控制驅動所述雙四位數碼管點亮，所述移位寄存器電路輸出的輸出信號和時鐘信號通過輸出插座輸出；所述電路板上設置有便於該雙四位數碼管模塊固定於其他物件上的穿孔。進一步地，所述輸入插座包括絕緣本體和位於絕緣本體內部的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，其中所述第一數據端子用於輸入串行信號，第二數據端子用於輸入時鐘信號。進一步地，所述電源模塊中的電路板為矩形，所述電池輸入插座設置於電路板的第一矩形邊上，所述第一輸出插座和第二輸出插座並排設置於所述矩形電路板相對於第一矩形邊的第三矩形邊上，所述電源插座和所述開關並排設置於所述矩形電路板的第四矩形邊上；所述輸出電壓控制器安裝於所述電源插座和所述電路板的第二矩形邊之間；所述電路板上設置有便於將該電源模塊固定於其他物件上的穿孔；其中，所述開關控制所述電池輸入插座和所述電源插座的供電線路的導通或關斷，經所述電池輸入插座和所述電源插座輸入的電壓輸入所述輸出電壓控制器，經所述輸出電壓控制器降壓後輸出給所述第一輸出插座或直接輸出給所述第二輸出插座。進一步地，所述插座轉接板包含一塊電路板和設置在所述電路板上的六個四針插座和一個二針插座，所述六個四針插座都包括絕緣本體和位於所述絕緣本體內部的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，所述六個四針插座中的相同導電端子互相相連，所述二針插座包括絕緣本體和位於絕緣本體內部的兩個導電端子，所述兩個導電端子分別為電源端子和接地端子，所述電源端子與所述六個四針插座中的電源端子相連，所述接地端子與所述六個四針插座中的接地端子相連。進一步地，所述控制模塊包括一塊電路板和設置在所述電路板上的第一控制插座、第二控制插座和微處理晶片，所述第一控制插座和第二控制插座均為四針插座，均包含絕緣本體和位於所述絕緣本體的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，所述第一控制插座中的第一數據端子和第二數據端子分別與所述微處理晶片中的兩個引腳相連，所述第二控制插座中的第一數據端子和第二數據端子分別與所述微處理晶片中的另兩個引腳相連。進一步地,所述微處理晶片的型號為ATMEGA48晶片，所述第一控制插座中的第一數據端子與所述微處理晶片中的roi引腳相連，所述第一控制插座中的第二數據端子與所述微處理晶片中的PDO引腳相連；所述第二控制插座中的第一數據端子經過第一電阻與所述微處理晶片中的PC5引腳相連，並且在所述第一電阻與所述微處理晶片之間通過第三電阻接電源；所述第二控制插座中的第二數據端子經過第二電阻與所述微處理晶片中的PC4引腳相連，並且在所述第二電阻與所述微處理晶片之間通過第四電阻接電源。進一步地，所述按鈕模塊包括一塊電路板和設置在所述電路板上的按鈕和四個按 鈕插座，所述四個按鈕插座均為二針插座，其均包含絕緣本體和位於絕緣本體內部的兩個 導電端子，所述兩個導電端子分別為第一導電端子和第二導電端子，所述四個按鈕插座中的第一導電端子互相相連，所述四個按鈕插座中的第二導電端子互相相連，且所述按鈕被按壓時，所述四個按鈕插座中的第一導電端子和第二導電端子導通。進一步地，所述按鈕模塊中的一個按鈕插座通過導線與所述控制模塊的第二控制插座相連，所述按鈕插座中的第一導電端子與所述第二控制插座中的電源端子相連，所述按鈕插座中的第二導電端子與所述第二控制插座中的第一數據端子相連。與現有技術相比，本發明中的超聲波測距系統由多塊具有單一功能的電路板結合特定導線和插座拼接而成，而不是一整塊電路板實現。使得用戶能夠自由拆卸和拼裝所述超聲波測距系統，或者自行更換其中一塊或者多塊功能模塊來實現其他功能。利用其中特定導線和插座所具有的拼裝性，提高了單一功能模塊復用性。
結合參考附圖及接下來的詳細描述，本發明將更容易理解，其中同樣的附圖標記對應同樣的結構部件，其中圖I為本發明中的超聲波測距系統在一個實施例中的結構示意圖；圖2為本發明中的超聲波收發模塊在一個實施例中的結構示意圖；圖3為本發明中的雙四位數碼管模塊在一個實施例中的結構示意圖；圖4為本發明中的電源模塊在一個實施例中的結構示意圖；圖5為本發明中的插座轉接板在一個實施例中的結構示意圖；圖6為本發明中的控制模塊在一個實施例中的結構示意圖；圖7為本發明中的微處理晶片在一個實施例中的引腳示意圖；圖8為本發明中的按鈕模塊在一個實施例中的結構示意圖；圖9為本發明中的二針插座在一個實施例中的結構示意圖；和 圖10為本發明中的四針插座在一個實施例中的結構示意圖。
具體實施方式
本發明的詳細描述主要通過程序、步驟、邏輯塊、過程或其他象徵性的描述來直接或間接地模擬本發明技術方案的運作。為透徹的理解本發明，在接下來的描述中陳述了很多特定細節。而在沒有這些特定細節時，本發明則可能仍可實現。所屬領域內的技術人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領域內的其他技術人員有效的介紹他們的工作本質。換句話說，為避免混淆本發明的目的，由於熟知的方法、程序、成分和電路已經很容易理解，因此它們並未被詳細描述。此處所稱的「一個實施例」或「實施例」是指可包含於本發明至少一個實現方式中的特定特徵、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的「在一個實施例中」並非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。此外，表示一個或多個實施例的方法、流程圖或功能框圖中的模塊順序並非固定的指代任何特定順序，也不構成對本發明的限制。本發明中的超聲波測距系統包括有超聲波收發模塊、雙四位數碼管模塊、電源模塊、插座轉接板、控制模塊和按鈕模塊等多塊具有單一功能的模塊拼接而 成。其中每一個具有單一功能的模塊都由一塊獨立的電路板實現，在每塊獨立的電路板上設置有特定的插座，藉由兩端包含有匹配於所述特定插座的插頭的導線可以將各個功能模塊之間相連，從而形成一超聲波測距系統。該超聲波測距系統可以由用戶自由拆分和拼裝。請參考圖1，其示出了本發明中的超聲波測距系統在一個實施例100中的結構示意圖。所述超聲波測距系統100包括超聲波收發模塊110、雙四位數碼管模塊120、電源模塊130、插座轉接板140、控制模塊150和按鈕模塊160。所述超聲波收發模塊110具有發送超聲波並接收物體反射回的超聲波的功能；所述雙四位數碼管模塊120具有顯示數字的功能；所述電源模塊130具有為整個超聲波測距系統供電的功能；所述插座轉接板140具有連通不同功能模塊上的插座，並導通不同插座中相同導電端子的功能；所述控制模塊150內置預定程序，可以根據控制邏輯發射信號和接收信號；所述按鈕模塊160具有其自身按鈕被按壓後接通其自身插座內兩個導電端子的功能。為了更為詳盡地描述本發明的各個方面，下面請參考圖2至圖10。請參考圖2，其示出了本發明中的超聲波收發模塊110在一個實施例200中的結構示意圖。所述超聲波收發模塊200可以發送超聲波和接收被物體反射回來的超聲波。所述超聲波收發模塊200包括一塊電路板210以及安裝在所述電路板210上的控制插座220、電源開關230、超聲波發射頭240、超聲波接收頭250和雷射燈260，其中所述電路板210為矩形，所述控制插座220位於所述電路板210第一矩形邊上，所述超聲波發射頭240位於所述電路板210的第二矩形邊上，所述電源開關230位於所述電路板210的第三矩形邊上，所述超聲波接收頭250位於所述電路板210的第四矩形邊上，所述雷射燈260位於所述電路板210的第二矩形邊和第四矩形邊之間，所述電路板210的第三矩形邊可以與所述電路板210的第一矩形邊相對。所述控制插座220為一個四針插座,其包括外部的絕緣本體以及絕緣本體的內的四個導電端子，四個導電端子分別為電源端子VCC、第一數據端子RX、第二數據端子TX和接地端子GND，其中電源端子VCC接電源，接地端子GND接地。外部模塊發送給所述超聲波收發模塊200的超聲波信號通過第二數據端子TX輸入給所述超聲波收發模塊200內的電路中，然後經過內部電路傳輸給所述超聲波發射頭240發出超聲波,所述超聲波被物體發射回來後，經所述超聲波接收頭250接收轉為超聲波信號，由所述超聲波收發模塊200內的電路輸出給所述第一數據端子RX，最終輸出給外部模塊。其中雷射燈260在所述超聲波收發模塊200運行時發出指引光，幫助用戶定位想要探測的物體。所述電源開關230為可以分兩種狀態撥動的開關，負責所述超聲波收發模塊200的電源導通與關閉。所述超聲波收發模塊200還包括四個穿孔270，其可將超聲波接收模塊200固定於其他物件上。綜上所述，所述超聲波收發模塊200具有發送超聲波並接收物體反射回的超聲波的功能，並且外部模塊只需要通過所述控制插座220中的第二數據端子TX就可以控制所述超聲波收發模塊200發射超聲波。外部模塊還可以通過所述控制插座220中的第一數據端子RX接收所述超聲波收發模塊200接收到的被物體反射回來的超聲波。
請參考圖3，其示出了本發明中的雙四位數碼管模塊120在一個實施例300中的實施示意圖。所述雙四位數碼管模塊300可以根據輸入信號的不同而顯示不同的數字。所述雙四位數碼管模塊300包括一塊電路板310以及安裝在所述電路板310上的輸入插座320、輸出插座330和兩個四位數碼管340，其中所述電路板310中包含一移位寄存器電路(未示出)和一控制驅動電路(未示出)，其中輸入信號和時鐘信號通過所述輸入插座330輸送給所述移位寄存器電路，所述移位寄存器電路輸出的信號接到所述控制驅動電路中以控制驅動所述四位數碼管340點亮，所述移位寄存器電路輸出的輸入信號和時鐘信號也可以通過輸出插座330輸出給其它級聯的雙四位數碼管模塊；所述電路板310上設置有便於該雙四位數碼管模塊300固定於其他物件上的穿孔350，所述電路板310為一矩形，其中所述輸入插座320和輸出插座330並列位於所述電路板310的一個邊上。所述輸入插座320為四針插座，其包括絕緣本體和位於絕緣本體內部的四個導電端子，分別為電源端子VCC、第一數據端子DATA、第二數據端子CLK和接地端子GND，其中，電源端子VCC用於接電源，接地端子GND用於接地，所述第一數據端子DATA用於輸入串行信號，第二數據端子CLK用於輸入時鐘信號。所述輸出插座330為四針插座，其包括絕緣本體和位於絕緣本體內部的四個導電端子，分別為電源端子VCC、第一數據端子D0UT、第二數據端子CLK和接地端子GND。其中，電源端子VCC用於接電源，接地端子GND用於接地，所述第一數據端子DOUT用於輸出串行信號，第二數據端子CLK用於輸出時鐘信號。其具體結構與輸入插座330類似。由此可知，所述輸出插座330輸出的數據(包括輸出信號和時鐘信號)與輸入插座320輸入的數據(包括輸入信號和時鐘信號)為同類型數據，則從輸出插座130輸出的數據也可以作為另一個雙四位數碼管模塊300的輸入數據，即數個所述雙四位數碼管模塊300可以級聯。綜上所述，所述雙四位數碼管模塊中的移位寄存器電路根據輸入信號以點亮數碼管，所述移位寄存器電路的輸出信號可以控制驅動電路以選擇是第一四位數碼管還是第二四位數碼管，以及在選擇數碼管後進一步選擇其中的數字，這樣根據動態掃描法，可以點亮所有的數碼管。由於根據動態掃描法點亮數碼管是本領域技術人員所熟知的內容，故本文不再累述。請繼續參考圖4，其示出了本發明中的電源模塊130在一個實施例400中的結構示意圖。所述電源模塊400具有將電池盒電源或者變壓器電源提供的電壓輸入給與其連接的功能模塊以供電的功能。
所述電源模塊400包括一塊電路板410以及安裝在所述電路板410上的電池輸入插座420、第一輸出插座430、第二輸出插座440、電源插座450、開關460以及輸出電壓控制器 470。所述電路板410為矩形，所述電池輸入插座420設置於所述電路板410的第一矩形邊上，所述第一輸出插座430和第二輸出插座440並排設置於所述矩形電路板410的第三矩形邊上，所述電源插座450和所述開關460並排設置於所述矩形電路板410的第四矩形邊上；所述輸出電壓控制器470安裝於所述電源插座450和所述電路板410的第二矩形邊之間；所述電路板410上設置有便於將該電源模塊400固定於其他物件上的穿孔480和穿孔490，其中所述電路板410的第一矩形邊和第二矩形邊相對。其中,所述電源模塊400可以米取兩種方式供電,一種是所述電池輸入插座420連 接電池盒供電；另一種是所述電源插座450連接變壓器的5. 5_直流電源插頭來供電。其中一端連接220V交流電且另一端為5. 5mm直流電源插頭的變壓器是現有技術中非常成熟的商品，廣泛應用於傳統便攜收音機、錄音機和複讀機等設備上。所述開關460可以控制所述電池輸入插座420和所述電源插座450的供電線路的導通或關斷而控制是否供電，在供電狀態時，經所述電池輸入插座420或者所述電源插座輸入450的電壓輸入所述輸出電壓控制器470，經所述輸出電壓控制器470處理後分別經所述第一輸出插座430或第二輸出插座輸出440。所述處理是指，所述電壓經過輸出電壓控制器470處理後從所述第一輸出插座430輸出3. 3V電壓，而從所述第二輸出插座440輸出的則是5V電壓，以便滿足不同功能模塊的供電要求。所述輸出電壓控制器470可能是0歐電阻、LDO穩壓器等等，實現方式可以多種多樣。綜上所述，所述電源模塊可以採用電池盒或者變壓器兩種供電方式中的一種向與其連接的功能模塊供電。並且第一輸出插座和第二輸出插座的輸出電壓可以不同，以滿足不同功能模塊的供電要求。請參考圖5，其示出了本發明中的插座轉接板140在一個實施例500中的結構示意圖。所述插座轉接板500主要作用為將相同或者不同插座內的相同導電端子相連。所述插座轉接板500包括一塊矩形電路板510，以及設置在所述矩形電路板510第一矩形邊上的第一四針插座520 ;並排設置在所述矩形電路板510上的第二四針插座530和第三四針插座540 ;並排設置在所述矩形電路板510上的第四四針插座550和二針插座560 ;並排設置在所述矩形電路板510上的第五四針插座570和第六四針插座580。其中第一四針插座520、第二四針插座530、第三四針插座540、第四四針插座550、第五四針插座570和第六四針插座580都包括絕緣本體和位於所述絕緣本體內的電源端子VCC、第一數據端子TXD、第二數據端子RXD和接地端子GND，並且所述六個四針插座中的相同的導電端子相通，也就是說，所述六個四針插座中的電源端子VCC互相相連、所述六個四針插座中的第一數據端子TXD互相相連、所述六個四針插座中的第二數據端子RXD互相相連、所述六個四針插座中的接地端子GND互相相連。所述二針插座560包括絕緣本體和位於所述絕緣本體內的電源端子VCC和接地端子GND，並且所述電源端子VCC和接地端子GND與前述六個四針插座中的電源端子VCC和接地端子GND分別相連。綜上所述，所述插座轉接板500可以將連接在其上面的各個模塊的相同導電端子相連，達到連接作用。特別地，如果所述二針插座560連接電源模塊的話，可以為所述插座轉接板500連接的各個功能模塊供電。所述插座轉接板500的電路板上同樣還包括有兩個穿孔590，通過所述兩個穿孔590和螺絲可以將所述插座轉接板500非常方便地安裝於其他物體上。應該意識到，本文中將所有四針插座內的導電端子依次都命名為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，並且認為名稱相同的導電端子為相同的導電端子。但是對於第一數據端子和第二數據端子，這種相同只代表導電端子的名稱相同和導電端子在四針插座內的位置相同，並不代表所述導電端子在不同的模塊中的功能和傳輸的信號相同。所述第一數據端子和第二數據端子在不同的功能模塊中具有的功能和具體傳輸的信號可能相同和不同，由具體功能模塊所決定。請參考圖6，其示出了本發明中的控制模塊150在一個實施例中600的結構示意圖。所述控制模塊600中包含一微處理晶片，所述微處理晶片中包含預定程序或者預定邏輯，可以根據預定邏輯來發出信號和接收並處理信號。
所述控制模塊600包括一塊矩形電路板610和設置在所述矩形電路板610第一矩形邊上的第一控制插座620、設置在所述矩形電路板610第三矩形邊上的第二控制插座630和設置在所述矩形電路板610中央的微處理晶片640。請結合參考圖7，所述微處理晶片640可以採用型號為ATMEGA48的微處理晶片640，該微處理晶片640包括PDl引腳、PDO引腳、PC5引腳和PC4引腳。所述第一控制插座620為四針插座，其包括絕緣本體和絕緣本體內的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子VCC、第一數據端子TXD、第二數據端子RXD和接地端子GND。其中，電源端子VCC接電源V，接地端子GND接地，所述第一數據端子TXD與所述微處理晶片640的PDl引腳相連；所述第二數據端子RXD與所述微處理晶片640的PDO引腳相連。所述第二控制插座640為四針插座，其包括絕緣本體和絕緣本體內的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子VCC、第一數據端子SCL、第二數據端子SDA和接地端子GND。其中，電源端子VCC接電源V，接地端子GND接地，所述第一數據端子SCL經由第一電阻Rl與所述微處理晶片640的PC5引腳相連，並在所述第一電阻Rl和所述微處理晶片640之間還通過第三電阻R3接VCC ;所述第二數據端子SDA經由第二電阻R2與所述微處理晶片640的PC4引腳相連，並在所述第二電阻R2與所述微處理晶片640的PC4之間還通過第四電阻R4接VCC。所述微處理晶片640可以通過在線系統編程(in-system programming, ISP)協議下載預定的程序在內部以實現預定邏輯功能。至於所述型號為ATMEGA48的微處理晶片640的更多細節，可以參考該微處理晶片的相關技術文檔，本文中只涉及與本發明有關的相關細節。綜上所述，所述控制模塊包含兩個控制插座，這兩個控制插座內的相關導電端子與微處理晶片的引腳相連，而微處理晶片內部又預置了預定程序，所以微處理晶片可以根據預定程序來實現發送信號和對接收到的信號的處理功能，所述發送信號和接收信號則通過所述兩個控制插座來實現。請繼續參考圖8，其示出了本發明中按鈕模塊160在一個實施例800中的結構示意圖。所述按鈕模塊800包含有按鈕和二針插座，所述按鈕可以被按壓，並且所述按鈕在被按壓時將所述二針插座內的導電端子互相導通。所述按鈕模塊800包括一塊矩形電路板810，並排設置在所述矩形電路板810第一矩形邊上的第一二針插座820和第二二針插座830，並排設置在所述矩形電路板810第二矩形邊上的第三二針插座840和第四二針插座850，以及設置在所述矩形電路板810中央的按鈕 860。所述第一二針插座820、第二二針插座830、第三二針插座840和第四二針插座850均為二針插座，都包含絕緣本體和位於絕緣本體內部的二個導電端子，所述二個導電端子分別為第一導電端子Dl和第二導電端子D2，所述四個二針插座內的第一導電端子Dl互相導通；所述四個二針插座內的第二導電端子D2互相導通。並且當所述按鈕860被按壓時，所述第一導電端子Dl和第二導電端子D2互相導通。 綜上所述，所述按鈕模塊具有以下功能，在所述按鈕分別處於按壓和釋放狀態時，將所述按鈕模塊上的二針插座內的兩個導電端子導通和截止的功能。結合上述各個功能模塊的詳細介紹，請重新參考圖1，所述超聲波收發模塊110的控制插座是一個四針插座，通過兩端帶有匹配插頭的導線(未具體示出)與所述插座轉接板140上的一個四針插座相連；所述雙四位數碼管模塊120的輸入插座是一個四針插座，通過兩端帶有匹配插頭的導線與所述插座轉接板140上的另一個四針插座相連；所述電源模塊130上的第一輸出插座是一個二針插座，通過兩端帶有匹配插頭的導線與所述插座轉接板140上的二針插座相連；所述控制模塊150上的第一控制插座是一個四針插座，通過兩端帶有匹配插頭的導線與所述插座轉接板140上的再一個四針插座相連；而所述控制模塊150上的第二控制插座是一個四針插座，通過兩端帶有匹配插頭的導線與所述按鈕模塊160上的一個二針插座相連，此時，所述二針插座裡面的第一導電端子Dl對應於所述第二控制插座裡面的電源端子VCC，所述二針插座裡面的第二導電端子D2對應於所述第二控制插座裡面的第一數據端子SCL。在所述超聲波測距系統100運行時，所述電源模塊130還需要外接電池盒電源或者變壓器電源來向所述超聲波測距系統100中的各個模塊供電，在一個實施例中，所述供電電壓為3. 3V。此時，當所述按鈕模塊160中的按鈕被按壓時，所述按鈕模塊160中的第一導電端子Dl和第二導電端子D2導通，由於導線的連接作用也即第二控制插座裡面的電源端子VCC和第一數據端子SCL導通，所述第一數據端子SCL上的電壓變為VCC電壓也即高電平，所述控制模塊150在接收該高電平信號後，會在第一控制插座上的第二數據端子RXD上發出一定赫茲的超聲波信號，該超聲波信號經過所述插座轉接板140傳輸給所述超聲波收發模塊110的控制插座中的第二數據端子TX，所述超聲波收發模塊110在接收到所述超聲波信號後，通過超聲波發射頭240發射超聲波,超聲波被物體反射後又被所述超聲波接收頭250接收並轉化為超聲波信號後通過所述超聲波收發模塊110中的控制插座中的第一數據端子RX發送，所述超聲波信號經過所述插座轉接板140傳輸給所述控制模塊的第一控制插座上的第一數據端子TXD。所述控制模塊150根據發送的超聲波信號和接收到的超聲波信號的時間差計算出超聲波收發模塊110與物體之間的距離，然後根據所述距離生成相應包含時鐘信號和輸入信號的顯示信號，所述控制模塊150通過第一控制插座中的第一數據端子和第二數據端子分別傳輸所述時鐘信號和輸入信號給所述插座轉接板140，所述插座轉接板140再傳輸所述時鐘信號和輸入信號給所述雙四位數碼管120模塊以顯示，最後顯示出對應的數字給用戶，該數字代表了所述超聲波收發模塊110與物體之間的距離，完成整個測距過程。作為本發明中的重點和亮點之一，所述各個功能模塊具有的功能比較簡單，同時每個功能模塊分別用一塊電路板設計製造，並且在這塊電路板上設置特定的插座作為接口，使得這些模塊可以方便地用兩端帶插頭的導線拼裝和拆卸。為了進一步描述這部分內容。請參考圖9,其示出了本發明中的二針插座在一個實施例900中的結構示意圖。所述二針插座900包括絕緣本體902和在絕緣本體902內的導電端子904、導電端子906。其中絕緣本體902可以為一次成型的塑料材質器件，其形狀如同少一個面的六面體盒子，同時在另外三個面有三個便於固定插頭的凹槽，這些凹槽還可以避免對應的插頭插反。所述導電端子904和導電端子906為可以導電的金屬絲。所述金屬絲呈90度，所述金屬絲的一 端平行與電路板安置在絕緣本體902的「六面體盒子」內；所述金屬絲的另一端垂直於電路板並在與電路板接觸的地方通過焊錫與電路板上的導電線跡焊接在一起。請參考圖10,其示出了本發明中的四針插座在一個實施例1000中的結構示意圖。所述四針插座1000包括絕緣本體1002和在絕緣本體1002內的導電端子1004、導電端子1006、導電端子1008和導電端子1010。其中絕緣本體1002可以為一次成型的塑料材質器件，其形狀如同少一個面的六面體盒子，同時在另外三個面有四個便於固定插頭的凹槽，這些凹槽還可以避免對應的插頭插反。所述導電端子1004、導電端子1006、導電端子1008和導電端子1010為可以導電的金屬絲。所述金屬絲呈90度，所述金屬絲的一端平行與電路板安置在絕緣本體1002的「六面體盒子」內；所述金屬絲的另一端垂直於電路板並在與電路板接觸的地方通過焊錫與電路板上的導電線跡焊接在一起。上述插座的特點在於，從每塊電路板的俯視角度看，每個插座內的導電端子沿逆時針呈電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子的順序排列，配合具有防呆凸肋的導線，當兩個相同的插座相連時，相同名稱和在插座內相同位置的導電端子會相連，不會發生誤連現象。因為本發明的用戶有可能是小學生，小學生因為對結構的不了解可能採用導線和模塊之間互相亂插，而採用這種帶防呆凹槽的插座和特定的導電端子排列順序，使得即便用戶胡亂連接各個模塊，也不會導致短路而燒毀電子模塊。上述說明已經充分揭露了本發明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本發明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發明的權利要求書的範圍。相應地，本發明的權利要求的範圍也並不僅僅局限於所述具體實施方式
。
權利要求
1.一種超聲波測距系統，其特徵在於，其包括 超聲波收發模塊，包括安裝在一塊電路板上的控制插座、超聲波發射頭和超聲波接收頭，所述控制插座中的兩個導電端子分別與所述超聲波發射頭和超聲波接收頭相連； 雙四位數碼管模塊，包括安裝在一塊電路板上的兩個四位數碼管和輸入插座，所述輸入插座中的導電端子分別與所述四位數碼管相連； 電源模塊，包括安裝在一塊電路板上的電源輸入插座和電源輸出插座，所述電源輸入插座將輸入電壓直接輸出或者降壓後輸出給所述電源輸出插座； 插座轉接板，包含安裝在一塊電路板上的至少三個四針插座和一個兩針插座，所述四針插座包含電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，所述至少三個四針插座中的對應導電端子相連，所述兩針插座包含電源端子和接地端子，並且分別與所述至少三個四針插座中的電源端子和接地端子相連；其中，一個四針插座與所述控制插座通過導線相連，另一個四針插座與所述輸入插座通過導線相連，所述兩針插座與所述電源輸出插座通過導線相連； 控制模塊，包含安裝在一塊電路板上的微處理晶片、第一控制插座和第二控制插座，所述第一控制插座中的兩個導電端子和第二控制插座中的兩個導電端子分別與所述微處理晶片的引腳相連；其中所述第一控制插座與所述六插座轉接板中的一個四針插座相連；和 按鈕模塊，包含安裝在一塊電路板上的按鈕和按鈕插座，所述按鈕插座包含兩個導電端子，所述按鈕插座通過導線與所述第二控制插座相連。
2.根據權利要求I所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述超聲波收發模塊中的控制插座包括絕緣本體和位於所述絕緣本體內的四個導電端子，所述導電端子分別為電源端子、接收導電端子、發射導電端子和接地端子，其中，所述接收導電端子與所述超聲波接收頭相連，所述發射導電端子與所述超聲波發射頭相連。
3.根據權利要求2所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述雙四位數碼管顯示模塊還包括安裝在所述電路板上的一輸出插座、一移位寄存器電路和一控制驅動電路，其中輸入信號和時鐘信號通過所述輸入插座輸送給所述移位寄存器電路，所述移位寄存器電路輸出的信號接到所述控制驅動電路中以控制驅動所述雙四位數碼管點亮，所述移位寄存器電路輸出的輸出信號和時鐘信號通過輸出插座輸出；所述電路板上設置有便於該雙四位數碼管模塊固定於其他物件上的穿孔。
4.根據權利要求3所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述輸入插座包括絕緣本體和位於絕緣本體內部的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，其中所述第一數據端子用於輸入串行信號，第二數據端子用於輸入時鐘信號。
5.根據權利要求I所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述電源模塊中的電路板為矩形，所述電池輸入插座設置於電路板的第一矩形邊上，所述第一輸出插座和第二輸出插座並排設置於所述矩形電路板相對於第一矩形邊的第三矩形邊上，所述電源插座和所述開關並排設置於所述矩形電路板的第四矩形邊上；所述輸出電壓控制器安裝於所述電源插座和所述電路板的第二矩形邊之間；所述電路板上設置有便於將該電源模塊固定於其他物件上的穿孔； 其中，所述開關控制所述電池輸入插座和所述電源插座的供電線路的導通或關斷，經所述電池輸入插座和所述電源插座輸入的電壓輸入所述輸出電壓控制器，經所述輸出電壓控制器降壓後輸出給所述第一輸出插座或直接輸出給所述第二輸出插座。
6.根據權利要求I所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述插座轉接板包含一塊電路板和設置在所述電路板上的六個四針插座和一個二針插座，所述六個四針插座都包括絕緣本體和位於所述絕緣本體內部的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，所述六個四針插座中的相同導電端子互相相連，所述二針插座包括絕緣本體和位於絕緣本體內部的兩個導電端子，所述兩個導電端子分別為電源端子和接地端子，所述電源端子與所述六個四針插座中的電源端子相連，所述接地端子與所述六個四針插座中的接地端子相連。
7.根據權利要求I所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述控制模塊包括一塊電路板和設置在所述電路板上的第一控制插座、第二控制插座和微處理晶片，所述第一控制插座和第二控制插座均為四針插座，均包含絕緣本體和位於所述絕緣本體的四個導電端子，所述四個導電端子分別為電源端子、第一數據端子、第二數據端子和接地端子，所述第一控制插座中的第一數據端子和第二數據端子分別與所述微處理晶片中的兩個引腳相連，所述第二控制插座中的第一數據端子和第二數據端子分別與所述微處理晶片中的另兩個引腳相連。
8.根據權利要求7所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述微處理晶片的型號為ATMEGA48晶片，所述第一控制插座中的第一數據端子與所述微處理晶片中的HH引腳相連，所述第一控制插座中的第二數據端子與所述微處理晶片中的PDO引腳相連；所述第二控制插座中的第一數據端子經過第一電阻與所述微處理晶片中的PC5引腳相連，並且在所述第一電阻與所述微處理晶片之間通過第三電阻接電源；所述第二控制插座中的第二數據端子經過第二電阻與所述微處理晶片中的PC4引腳相連，並且在所述第二電阻與所述微處理晶片之間通過第四電阻接電源。
9.根據權利要求I或8所述的超聲波測距系統，其特徵在於，所述按鈕模塊包括一塊電路板和設置在所述電路板上的按鈕和四個按鈕插座，所述四個按鈕插座均為二針插座，其均包含絕緣本體和位於絕緣本體內部的兩個導電端子，所述兩個導電端子分別為第一導電端子和第二導電端子，所述四個按鈕插座中的第一導電端子互相相連，所述四個按鈕插座中的第二導電端子互相相連，且所述按鈕被按壓時，所述四個按鈕插座中的第一導電端子和第二導電端子導通。
10.根據權利要求9所述超聲波測距系統，其特徵在於，所述按鈕模塊中的一個按鈕插座通過導線與所述控制模塊的第二控制插座相連，所述按鈕插座中的第一導電端子與所述第二控制插座中的電源端子相連，所述按鈕插座中的第二導電端子與所述第二控制插座中的第一數據端子相連。
全文摘要
本發明揭露了一種超聲波測距系統，所述超聲波測距系統包括超聲波收發模塊、雙四位數碼管模塊、電源模塊、插座轉接板、控制模塊和按鈕模塊。所述六個模塊分別用一塊單一電路板實現，並在所述單一電路板上設置有特定插座，然後通過與所述特定插座相符合的插頭及導線互相連接。與現有技術相比，本發明中的超聲波測距系統由多塊具有單一功能的電路板結合特定導線和插座拼接而成，而不是一整塊電路板實現。使得用戶能夠自由拆卸和拼裝所述超聲波測距系統，或者自行更換其中一塊或者多塊功能模塊來實現其他功能。利用其中特定導線和插座所具有的拼裝性，提高了單一功能模塊復用性。
文檔編號G09G3/14GK102768357SQ20111011492
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者徐志強, 曹偉勳 申請人:無錫愛睿芯電子有限公司