超声波阵列系统的设计与应用

吕耀辉，吕晨晖，余昊，杨文海，邓周虎，李强

（1.西北大学，陕西西安，710127；2.西安通大思源电器有限公司，陕西西安，710054）

0 引言

随着现代建筑楼层的增高，当发生火灾、地震等灾害时，高楼层居民逃生难度日益增大[1]。若在高楼层安装智能降落伞，在逃生者使用过程中对周围进行障碍物探测，并智能提醒逃生者如何正确调整降落方向，将会大大减轻救灾压力、减少伤亡人数。本文设计的超声波测距[2]阵列即可用于智能降落伞对四周障碍物的探测，并在探测到需要躲避的障碍物后，在该方位发出报警信号，提示使用者向正确的方位降落。

1 系统介绍

本系统通过软硬件组合实现对四个方位的障碍物循环探测。硬件部分由四个超声波测距模块HY-SRF05构成探测阵列，通过肖特基二极管构成的信号整形电路将探测阵列的探测返回信号整合，作为单片机一个I/O的输入，单片机通过以输入捕获为核心的程序实现对信号的处理，最终向指示模块发出控制信号。系统供电采用5V直流便携式电池，通过USB接口为系统供电[3]。

图1为本系统的功能框图。

图1 超声波阵列探测系统功能框图

2 硬件设计与制作

■2.1 制作材料

超声波智能探测装置的制作材料包括：PCB板、HYSRF05超声波模块、金属膜电阻器、肖特基二极管、发光二极管、导线等。

本装置制作过程中使用的器材有：电烙笔、焊锡丝、剪线钳、斜口钳、镊子。

本装置的制作成本在60元左右。

■2.2 系统设计

2.2.1 设计方案

超声波智能探测装置包括：超声波探测装置、预警指示灯。……