一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的制作方法-凯发k8娱乐

本实用新型主要涉及道桥领域，更具体地说，涉及一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统。

背景技术：

近年来，我国高等级公路建设得到了突飞猛进发展，而随着高等级公路里程数的不断增加，其养护管理日渐重要。路面平整度信息是评价路面质量好坏的关键指标之一，不良的路面平整度不仅影响道路行车安全，降低行车舒适度，增大行车噪声污染，而且加速路面结构破坏，影响路面的使用年限，缩短养护周期，因此定期或不定期对路面进行平整度检测是非常有意义的。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统，由于工作在室外，能够利用太阳能进行供电，节能环保，并且采用激光测距的原理将检测到的每处距离传送给无线接收模块进行查看。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统包括主控制器、电源模块、太阳能供电模块、启动按键、接收检测模块、激光发射电路、按键、存储模块、驱动模块、电机、gps模块、无线发送模块、无线接收模块、报警模块、风扇驱动电路、计时模块，由于工作在室外，能够利用太阳能进行供电，节能环保，并且采用激光测距的原理将检测到的每处距离传送给无线接收模块进行查看。

其中，所述启动按键的输出端连接着主控制器的输入端；所述接收检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述激光发射电路连接着接收检测模块；所述按键的输出端连接着激光发射电路的输入端；所述电源模块的输出端连接着按键的输入端；所述存储模块连接着主控制器；所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端；所述gps模块连接着主控制器；所述主控制器的输出端连接着风扇驱动电路的输入端；所述主控制器的输出端连接着报警模块的输入端；所述主控制器连接着无线发送模块；所述无线接收模块通过天线与无线发送模块进行连接；所述太阳能供电模块的输出端连接着电源模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述计时模块连接着主控制器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统所述主控制器采用stm32f103单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统所述gps模块采用m-87gps模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统所述接收检测模块采用c30724型雪崩光电二极管。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统所述激光发射电路采用pgew2s09半导体激光器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统所述无线发送模块采用ia4421射频芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统所述无线接收模块包括单片机、射频芯片、按键模块、供电模块、显示模块，所述射频芯片连接着单片机；所述按键模块的输出端连接着单片机的输入端；所述供电模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端。

控制效果：本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统，由于工作在室外，能够利用太阳能进行供电，节能环保，并且采用激光测距的原理将检测到的每处距离传送给无线接收模块进行查看。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的无线接收模块的硬件结构图。

图3为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的主控制器的电路图。

图4为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的无线接收模块的电路图。

图5为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的无线接收模块中的按键的电路图。

图6为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的无线接收模块中的供电模块的电路图。

图7为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的gps模块的电路图。

图8为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的启动按键的电路图。

图9为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的驱动模块、电机的电路图。

图10为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的风扇驱动电路的电路图。

图11为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的存储模块的电路图。

图12为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的无线发送模块的电路图。

图13为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的报警模块的电路图。

图14为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的电源模块的电路图。

图15为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的太阳能供电模块的电路图。

图16为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的接收检测模块的电路图。

图17为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的按键、激光发射电路的电路图。

图18为本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的计时模块与主控制器连接的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，本实施方式所述一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统包括主控制器、电源模块、太阳能供电模块、启动按键、接收检测模块、激光发射电路、按键、存储模块、驱动模块、电机、gps模块、无线发送模块、无线接收模块、报警模块、风扇驱动电路、计时模块，由于工作在室外，能够利用太阳能进行供电，节能环保，并且采用激光测距的原理将检测到的每处距离传送给无线接收模块进行查看。

其中，所述启动按键的输出端连接着主控制器的输入端，启动按键采用独立按键，启动按键用于开启系统，启动按键sw0端与单片机的pe3引脚相连接。

所述接收检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，接收检测模块采用c30724型雪崩光电二极管，接收检测模块用于检测地面反射的激光信号，并对检测信号进行放大处理后转换成高电平信号传送给主控制器，接收检测模块的signal端与主控制器的pd7引脚相连接。

所述激光发射电路连接着接收检测模块，激光发射电路采用pgew2s09半导体激光器，通过按下按键k1，给激光发射电路的triger端口一个高电平脉冲信号，使该电路发出一激光信号，此激光信号经过地面反射后由接收检测模块进行接收，激光发射电路的high端与接收检测模块的high端相连接，接收检测模块的high端为接收检测模块中的ne555集成电路的输出端，用于产生一定频率的方波信号，使三极管q7周期性的处于导通、截止的状态，从而在high输出端得到持续的较高的输出电压，用于为激光发射电路提供高压脉冲信号。

所述按键的输出端连接着激光发射电路的输入端，按下按键k1，给激光发射电路的triger结点一个高电平脉冲信号，使激光发射电路发出一激光信号。

所述电源模块的输出端连接着按键的输入端，电源模块采用锂离子电池，电源模块通过按键与激光发射电路相连接，当按键按下时，给激光发射电路供电，使激光发射电路发射激光信号。

所述存储模块连接着主控制器，存储模块用于存储检测数据，并供主控制器调用，存储模块采用at24c64存储芯片，通过i²c协议与主控制器连接通信，at24c64存储芯片的sda引脚与主控制器的pd1引脚相连接；at24c64存储芯片的scl引脚与主控制器的pd0引脚相连接，主控制器将检测的激光信号及时间信号存储在at24c64存储芯片中，掉电不丢失。

所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端，主控制器用于将产生的脉冲序列和方向控制信号从pa0、pa1、pa2、pa3引脚传送给uln2003驱动芯片进行功率放大，达到步进电机所需的驱动电流和电压，以此驱动步进电机的正反转工作，主控制器的pa0引脚与uln2003驱动芯片的1b端相连接，主控制器的pa1引脚与uln2003驱动芯片的2b端相连接，主控制器的pa2引脚与uln2003驱动芯片的3b端相连接，主控制器的pa3引脚与uln2003驱动芯片的4b端相连接，uln2003驱动芯片的1c、2c、3c、4c端连接着步进电机。

所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端，电机采用25by2406型步进电机，驱动模块的1c、2c、3c、4c端连接着步进电机，驱动模块根据主控制器发送的驱动信号驱动电机正反转，电机的正反转用于带动车轮的转动，控制系统的前进和后退，从而实现激光检测路面平整度控制系统在路面上的移动。

所述gps模块连接着主控制器，gps模块采用m-87gps模块，gps模块用于接收卫星信号，通过全球定位系统导航，经过处理后，将定位和确定的时间信息，通过串口传送到主控制器上，gps模块的gps_rxd端与主控制器的pe0引脚相连接，gps模块的gps_txd端与主控制器的pe1引脚相连接，gps模块的gps_rst端与主控制器的pg1引脚相连接。

所述主控制器的输出端连接着风扇驱动电路的输入端，主控制器通过pe4引脚向风扇驱动电路发送控制信号，风扇驱动电路的out1端接收到来自主控制器的pe4引脚的控制信号后，经过光耦u5和npn三极管q9，使继电器k4得电，接通风扇，风扇对激光发射电路的半导体激光器和接收检测模块中的雪崩光电二极管进行除尘。

所述主控制器的输出端连接着报警模块的输入端，主控制器用于向报警模块发送控制信号，报警模块由蜂鸣器ls1和指示灯led1组成，报警模块的ls1端与主控制器的pe5引脚相连接，报警模块的led1端与主控制器的pe6引脚相连接；当主控制器的pe5引脚低电平，三极管q8集电极正偏，发射极反偏，三极管导通，驱动蜂鸣器发声报警；当主控制器的pe6引脚低电平，指示灯led1导通，进行发光报警提示。

所述主控制器连接着无线发送模块，无线发送模块采用ia4421射频芯片，主控制器通过spi总线向ia4421射频芯片写入控制指令以及所需发送的数据，ia4421射频芯片通过天线发送出去，无线发送模块的nsel端与主控制器的pb0引脚相连接；无线发送模块的sck端与主控制器的pb1引脚相连接；无线发送模块的sdi端与主控制器的pb2引脚相连接，主控制器通过pb2引脚控制无线发射模块发送数据；无线发送模块的sdo端与主控制器的pb3引脚相连接。

所述无线接收模块通过天线与无线发送模块进行连接，无线接收模块包括单片机、射频芯片、按键模块、供电模块、显示模块，无线接收模块通过天线获取数据信息，并通过显示模块进行显示。

其中，所述射频芯片连接着单片机，射频芯片采用ia4421射频芯片，单片机采用stc12c5a60s2单片机通过spi总线读取ia4421射频芯片的工作状态，获取射频芯片的相关信息及接收到数据，射频芯片接收数据时，单片机扫描p1.6引脚，判断是否有待接收的数据，若有数据则进行接收，若没有则不接收；射频芯片的sdi端与单片机的p1.4引脚相连接；射频芯片的sck端与单片机的p1.5引脚相连接；射频芯片的nsel端与单片机的p1.6引脚相连接；射频芯片的sdo端与单片机的p1.7引脚相连接。

所述按键模块的输出端连接着单片机的输入端，按键模块采用四乘四矩阵按键，用于调节显示及进行参数调节，按键模块的sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7、sw8端与单片机的p2.0、p2.1、p2.2、p2.3、p2.4、p2.5、p2.6、p2.7引脚相连接；p2.0、p2.1、p2.2、p2.3构成按键的行线，p2.4、p2.5、p2.6、p2.7构成按键的列线；行线作为按键的控制输出端，按键的列线作为按键的输入端；在没有按键按下的情况下，p2.4、p2.5、p2.6、p2.7四个管脚的电平为高电平，如果有按键按下时，则相应的列线管脚为低电平，这时通过设置p2.4、p2.5、p2.6、p2.7为低电平触发中断方式，低电平就触发中断而进入中断服务程序，从而获得输入数据。

所述供电模块的输出端连接着单片机的输入端，供电模块采用锂离子电池jp6，供电模块用于给单片机提供 5v电压，保证无线接收模块的正常工作。

所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块采用lcd1062液晶显示屏，单片机用于向显示模块发送控制信号，显示模块根据控制信号进行显示距离数据信息，显示模块的db0、db1、db2、db3、db4、db5、db6、db7端与主控制器的p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5、p0.6、p0.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的rs端与主控制器的p3.2引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的r/w端与主控制器的p3.3引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端en与主控制器的p3.4引脚相连接；主控制器的p3.2、p3.3、p3.4引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述太阳能供电模块的输出端连接着电源模块的输入端，太阳能供电模块采用太阳能电池板将太阳能转换为电能，并向电源模块供电，采用bq24200芯片对电源模块进行供电，太阳能电池板的输出电压一定要满足bq24200的工作电压范围，以免对其造成损坏，通过监测引脚ts对地的电压，实现对电源模块温度的实时监测，ts引脚的电压由热敏电阻r8、r9和vcc来产生，根据ts引脚的电平高低，对电池的充电进行高低温保护，ts引脚上的电平在其内部电压vts1和vts2之间时，bq24200对电源模块充电。

所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端，电源模块用于给系统供电，保证系统正常工作，电源模块提供 5v、 3.3v和 2.5v的电压，通过vcc端口给系统供电。

所述计时模块连接着主控制器，计时模块采用cpld时间间隔测量模块，计时模块的start端与主控制器的pd6引脚相连接，当主控制器接收到参考信号时，主控制器从pd6引脚给出start一个高电平脉冲，启动cpld时间间隔测量模块的计时功能，开始计时；计时模块的stop端与主控制器的pd5引脚相连接，当主控制器接收到反射回来的信号时，单片机从pd5引脚给出一个高电平脉冲，计数停止。cpld时间间隔测量模块所测得的时间间隔包括三个部分：nt、ta和tb，主控制器通过pb7、pb5、pb6三个引脚来控制将三个时间值由d0、d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7输送给主控制器的pc0、pc1、pc2、pc3、pc4、pc5、pc6、pc7进行储存。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，所述主控制器采用stm32f103单片机。所述stm32f103单片机是arm公司为要求性能高、成本低、功耗低的嵌入式应用专门设计的32位armcortex-m3内核，拥有可达128kb的嵌入式闪存、20kb的sram和十分丰富的外设：两个1μs的12位adc，一个全速usb(otg)接口，一个can接口，三个2m/s的uart，两个18m/s的spi，两个i²c等。内部还集成了复位电路，低电压检测、调压器、精确的rc振荡器等，大大方便了用户的开发。该系列单片机不仅功能强大而且功耗相当低，在72mhz时消耗36ma(所有外设处于工作状态)，相当于0.5ma/mhz，待机时下降到2μa，是32位市场上功耗最低的产品。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，所述gps模块采用m-87。所述m-87是一种根据低耗电mediatek gps凯发k8娱乐的解决方案设计的超小型25.4×25.4×7mm gps引擎机板。它是一个外形精巧，灵敏性高，可搜寻多达32个卫星频道，能够快速进行位置修正。低耗电，可使用rtcm-in，内建waas/egnos/msas解调器，支援nmea0183v 3.01数据通讯协定。定位服务的即时导航，适用于汽车导航、船只导航、舰队管理、avl和定位服务、自动导航、个人导航或旅游装置、追踪装置系统和地图装置应用。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，所述接收检测模块采用c30724型雪崩光电二极管。所述c30724型雪崩光电二极管具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、抗强磁场干扰和动念范围大等优点，尤其是它的响应时间非常短，对微弱信号也有相当高的灵敏度，所以既能保证激光测距系统的测距精度，又能扩大测距的范围，是以雪崩光电二极管是脉冲激光测距系统激光接收器件的最佳选择。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，所述激光发射电路采用pgew2s09半导体激光器。采用半导体激光器(ld)做为脉冲激光源，它的主要优点在于体积小、效率高，是一种常用的高功率半导体激光器。采用美国eg&g公司出品的型号为pgew2s09激光二极管做为激光源，其输出的峰值光功率可达20瓦。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，所述无线发送模块采用ia4421射频芯片。所述ia4421射频芯片是款全集成的低功耗、多频道的fsk收发器，应用时具有高度灵活性且无需统调。该ia4421射频芯片内部集成包括高频功率放大器(pa)、低噪声放大器(lna)、i/q转换混频器、基带滤波器、放大器、i/q解调器，可见它已集成全部的射频功能，使用时仅需要附加晶振与去耦电容。主控制器将激光检测信息通过无线发送模块中的ia4421射频芯片发送出去。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18说明本实施方式，所述无线接收模块包括单片机、射频芯片、按键模块、供电模块、显示模块，所述射频芯片连接着单片机；所述按键模块的输出端连接着单片机的输入端；所述供电模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端。无线接收模块通过天线由射频芯片接收无线发送模块发送的数据信息，并通过显示模块进行显示，通过按键模块控制调节参数，供电模块为无线接收模块提供电能，保证其正常工作。

本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统的工作原理为：本实用新型一种基于gps的激光检测路面平整度控制系统，电源模块用于给系统提供 5v、 3.3v和 2.5v电压，保证系统的正常工作，通过太阳能供电模块对电源模块进行供电，节约能源；按下启动按键sw0开启系统，然后再按下按键k1，给激光发射电路的triger结点一个高电平脉冲信号，使该电路发出一激光信号，此激光信号为参考激光信号，直接由接收检测模块接收，接收到的参考激光信号经过放大转换成一高电平信号传送给主控制器的pd7引脚，主控制器通过pd6引脚发射一高电平信号，使计时模块开始计时，当接收检测模块接收到经地面反射后的信号时，再次经过放大电路转换成一高电平信号传送给主控制器的pd7引脚，主控制器通过pd5引脚发射一高电平信号，使计时模块结束计时。计时模块采用cpld时间间隔测量模块，光电信号可以在一定介质中快速稳定传播，且在不同的介质中有不同的延时。通过将信号所产生的延时进行量化，实现了对短时间间隔的测量，其基本原理是“串行延迟，并行计数”，而不同于传统计数器的串行技术方法，即让信号通过一系列的延时单元。依靠延时单元的延时稳定性，在主控制器的控制下对延时状态进行高速采集与数据处理，从而实现了对短时间间隔的精确测量。主控制器将接收到的时间间隔信号进行处理，并将数据存储在存储模块中，以保证掉电不丢失，通过主控制器处理后得出距离值，主控制器将距离值通过无线发送模块发送给无线接收模块，无线接收模块中的射频芯片接收到数据信息后传送给单片机，单片机将接收到的距离值传送给显示模块进行显示；工作者通过无线接收模块查看检测的距离信号，并通过无线接收模块中的按键向系统发送控制信号，无线发送模块接收到控制信号后传送给主控制器，主控制器根据控制信号对电机进行驱动，控制电机的正反转，从而带动系统载体的车轮的转动，控制系统载体的前进和后退，从而实现激光检测路面平整度控制系统在路面上的移动；根据控制信号驱动风扇驱动电路，接通风扇，使风扇对激光发射电路的半导体激光器和接收检测模块中的雪崩光电二极管进行除尘。在系统工作时，主控制器驱动报警模块中的led灯发光提示，当主控制器处理得到的距离值与设定值不符合时，主控制器驱动报警模块中的蜂鸣器进行发声报警，以提示工作者此路段的路面不平整；gps模块用于接收卫星信号，通过全球定位系统导航，经过处理后，将定位信息通过串口传送到主控制器上，主控制器将定位数据信息通过无线发送模块发送至无线接收模块，由无线接收模块中的显示模块进行显示。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。