CN1259544C - 有限空间形貌超声探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有限空间形貌超声探测装置，属于空间形貌探测仪器，包括机械部分和控制部分。电机A和电机B与电机驱动电路连接，超声发射器与DSP相连，超声接收器与A/D转换器相连，电机驱动电路、A/D转换器、显示器、键盘、系统电源与DSP连接。本发明装置的机械部分能够实现3个自由度方向定位，控制部分采用基于超声探测的方法，采用以DSP为核心，以3自由度空间定位机构为执行机构、以2个步进电机为驱动模块实现3维空间定位的设计方案，将有限空间形貌的数据转换为超声反射、散射数据，经过数据处理方法，再现实际有限空间形貌特征。

Description

有限空间形貌超声探测装置

技术领域

本发明涉及一种空间探测仪器，更特别的是指一种基于超声探测原理、DSP信息处理及控制为核心、2个步进电机控制的云台姿态实现3自由度空间定位的有限空间形貌超声探测装置。

背景技术

博物馆、银行、住宅的安全监测是公共场所及个人安全保障的重要仪器及设备，安全设备的性能优劣是当前安保设备关注的重要环节，包括已有设备性能的完善，以及新的不同原理安防设备的发明都成为这个领域内研究的热点。另外，恶劣环境下有限空间的形貌探测，例如，地下洞穴、火山口内部状况、隧道塌方、地震搜救等狭窄空间内部状况形貌探测等，也是科学研究和灾难救助等急需解决的问题。因此，从探测原理、探测方法、探测实用技术等方面对有限空间内的形貌探测及目标跟踪等进行研究，具有重要的理论意义和广泛的实用价值。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种以超声探测为基础的机械设备，以DSP为内核对信号处理及控制为核心，2个步进电机驱动的3维机械云台空间定位为机构的有限空间安全监测及形貌探测仪器。

本发明的另一目的是采用信号重构理论，实现反射、散射超声信号的形貌复现算法；采用设定主动光源位置及强度，实现超声位置信号单色可视化渲染算法；采用仿人智能方法，实现高性能抗干扰超声探测信号发射、接收算法；采用定位脉冲给定方法，实现步进电机精确定位算法得到有限空间的形貌。

本发明是一种基于DSP模块化的有限空间形貌超声探测装置，包括控制部分，其至少有超声发射器、超声接收器、电机驱动电路、A/D转换器、显示器、键盘、系统电源与中央处理器联接，还包括机械部分，其云台安装在底座上，底座的中心设有供导线引出的孔，云台支架安装在云台上，控制俯仰姿态的电机A和控制云台旋转角的电机B安装在云台支架上，蜗杆支架安装在云台支架上，俯仰姿态控制台通过支承与俯仰姿态控制轴连接安装在云台支架上，俯仰姿态控制轴穿过云台支架上端的端孔与支承连接，俯仰姿态控制轴上套装有蜗轮，蜗杆安装在蜗杆支架的中心孔，其一端与控制俯仰姿态的电机A的输出轴连接，超声发射器和超声接收器安装在俯仰姿态控制台的台面上方，其收发电路板安装在俯仰姿态控制台的台面下方。所述控制部分，中央处理器采用DSP为内核的处理器，DSP接收键盘下发的指令，并对指令进行控制、处理分发至显示器、电机驱动电路、发射器驱动以及A/D转换器，A/D转换器接收经接收器接收的信号并将其放大电路处理后的信号经转换上传至DSP进行控制处理，超声发射器与DSP相连，超声接收器与A/D转换器相连。

本发明的优点：(1)利用超声技术进行有限空间的形貌探测，该方法在具有烟雾、粉尘、无光线等恶劣环境下有限空间的地貌探测方面超过图像系统的性能，例如，地下洞穴、火山口内部状况、隧道塌方、地震搜救等狭窄空间内部状况形貌探测；(2)利用超声技术进行有限空间内多目标运动跟踪监视，常规的有限空间安全监测方法为图像，例如，博物馆、银行、家庭的安全监测等，但是，图像监测方法受限于环境光线、摄像角度变换、连续摄像的空间时间图像处理技术等，使得图像安全监测技术具有一定的局限性，而利用超声探测的方法可以可克服这些缺点。第一，可以根据形貌变化快速跟踪目标的运动方位；第二，不需任何辅助光源；第三，结构简单、成本低、性能好。

附图说明

图1是本发明机械部分主视结构示意图。

图2是本发明机械部分后视结构示意图。

图3是本发明机械部分仰视结构示意图。

图4是本发明控制部分结构示意图。

图5是本发明空间形貌探测流程框图。

图6是本发明DSP的电路原理图。

图7是本发明存储器电路原理图。

图8是本发明DSP的接口电路原理图。

图9是本发明A/D转换器电路原理图。

图10是本发明超声波信号接收电路原理图。

图11是本发明电机驱动电路原理图。

图中：	1.超声发射器	2.超声接收器	3.收发电路板	401.支承
					4.俯仰姿态控制台		5.云台	6.底座	7.云台支架
8.俯仰姿态控制轴		9.第1销	10.电机A	11.蜗轮
					12.蜗杆	13.蜗杆支架	14.第2销	15.电机B	16.孔

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明的有限空间形貌探测仪器，控制部分包括CPU、超声发射器、超声接收器、超声收发电路、A/D转换电路、显示电路、电源电路、步进电机驱动电路，机械部分为3自由度机械转台。其超声发射器1安装于俯仰姿态控制台4的上方，并与DSP相连接；超声接收器2也安装于俯仰姿态控制台4的上方(与发射器在同一位置)，并与放大器和A/D转换器相连接；A/D转换器与DSP相连接；DSP电路分别与电源管理电路、显示电路、键盘、FLASHROM、步进电机驱动电路相连接；2个步进电机的轴分别与3自由度机械转台的两个转轴相连接。超声发射器，发射40kHz左右的超声波，超声接收器接收超声反射或散射波，经放大器和12位A/D转换器，将接收的模拟信号转换为数字信号。然后，送入DSP进行处理，通过抗干扰算法、信号重构算法、可视化渲染算法，目标锁定算法、显示算法确定空间某一点与探测仪之间的距离和方位。DSP根据运算结果，定时控制2个步进电机的旋转角度，改变探测仪发射、接收的空间位置，最终，形成空间扫描结果。

在本发明中，机械部分的云台转台5安装在云台底座6上，云台底座6的中心设有供导线引出的孔16，云台支架7安装在云台转台5上，控制俯仰姿态的电机A 10和控制云台旋转角的电机B 15安装在云台支架7上，蜗杆支架13安装在云台支架7上，俯仰姿态控制台4通过支承401与俯仰姿态控制轴8连接安装在云台支架7上，俯仰姿态控制轴8穿过云台支架7上端的端孔与支承401连接，俯仰姿态控制轴8上套装有蜗轮11，蜗杆12安装在蜗杆支架13的中心孔，其一端与控制俯仰姿态的电机A 10的输出轴连接，超声发射器1和超声接收器2安装在俯仰姿态控制台4的台面上方，其收发电路板3安装在俯仰姿态控制台4的台面下。在该机械部分中电机A 10驱动蜗杆12从而带动蜗轮11运动，使俯仰姿态控制台4在预设的俯仰位进行位姿控制。电机B 15安装在云台支架7同电机A 10对称的位置，电机B 15驱动云台转台5按顺时针方向旋转到预设位置，电机A 10的输出轴通过第2销14与蜗杆11连接，电机B 15通过第1销9与俯仰姿态控制轴8连接。这样在2个电机的驱动下形成3个自由度的运动得以实现。

请参见图6所示，在本发明中CPU采用TMS320C5402数字信号处理器芯片，共有144个端子。各端子的连接：DSP U1的电源输入4、33、56、75、112、130端接+3.3V电源，电源输入12、16、52、68、91、125、142端接+1.8V电源，地输入1、3、14、15、34、37、40、50、57、70、72、76、90、93、106、111、126、128、144端接数字地；

U1的16条地址输出131、132、133、134、136、137、138、139、140、141、5、7、8、9、10、11端分别对应联接程序存储器U8 AT29LV1024芯片的地址24、25、26、27、28、29、30、31、32、35、36、37、38、39、40、41端及数据存储器U9 CY7C1021V33芯片的地址5、4、3、2、1、44、43、42、27、26、25、24、21、20、19、18端；其地址输入140、141、5、7端分别联接J1 DB37F的接口7、25、6、24端；16条数据输出99、100、101、102、103、104、113、114、115、116、117、118、119、121、122、123端分别对应联接程序存储器U8的数据21、20、19、18、17、16、15、14、11、10、9、8、7、6、5、4端以及数据存储器U9的数据7、8、9、10、13、14、15、16、29、30、31、32、35、36、37、38端；其数据输入99、100、101、102、103、104、113、114端分别联接J1的接口13、31、12、30、11、29、10、28端；其程序存储器U8的44端接3.3V的电源，12、34端接数字地，输出使能端22端接非门芯片U7A 74HC04D芯片的8端，数据存储器U9的11、33端接电源3.3V，12、34、39、40端接数字地，输出使能端41端接程序存储器的22端；

U1的主机接口(HD0～HD7)58、69、81、95、120、124、135、6端分别联接J2DB25F的接口10、22、9、21、8、20、7、19端再与键盘接；

U1的通信端口引端39、46、62、17、129、127、13、18、55、51端分别联接J2的接口4、16、2、5、14、1、17、18、3、15端，引端13通过10K的电阻接3.3V，引端92通过开关S2的10端接数字地，并通过一个10K的电阻接3.3V，中断响应信号引端61联接J1的接口4，不可屏蔽中断引端63联接J1的接口9并通一个开关S5实现中断使能与不使能，可屏蔽外部中断引端64、65、66分别联接J1的接口27、8、26，引端67联接J2的接口6，引端64、65、66、67分别通过一个10K电阻接3.3V，RST 98端通过一个10K的电阻接3.3V，通过一个10欧的电阻和一个复位开关接地，在RST端和地间连一个100uF的极性电容，工作方式选择信号引端32通过一个10K的电阻接3.3V，同时通过开关S2的9端接数字地，通用I/O端口的输入引端31联接J1的接口3，并通过一个10K的电阻接3.3V，同时引出到跳线P2的3端，通用I/O端口的输出引端27联接J1的接口22，联接J3的接口6，联接J4的接口6，同时引出到跳线P2的2端，数据准备好信号引端19联接J1的接口23，并通过一个10K的电阻接3.3V，外部程序存储器片选信号引端20联接程序存储器U8的控制使能3端，外部数据存储器片选信号引端21联接数据存储器U9的控制使能端6端，I/O设备选择信号引端22联接J1的接口5，读写信号引端23联接J1的接口14端，联接程序存储器U8的43端并同时联接非门芯片U7A的9端，联接数据存储器U9的17端，请求控制存储器接口信号30端联接通过一个10K电阻接3.3V，时钟引端77、78、79分别通过一个10K的电阻接3.3V，并同时通过开关S2的8、7、6端与数字地相联，时钟引端96、97接外部晶振，TOUT0 82端联接J1接口的2端，并引出到跳线P2的1端，U1与串口1的通讯端口引端42、47、44、49、60、54分别联接J4DB9F的接口9、8、4、3、2、7端，J4的1端接5V，5端接数字地，U1与串口0的通讯端口引端41、45、43、48、59、53分别联接J3DB9F的接口9、8、4、3、2、7端，J3的1端接5V，5端接数字地。

请参见图6所示，在本发明中系统电源采用的是TPS73HD318芯片，共有28个端子，联接方式：U2的3、4、9、10端接数字地，5、6、11、12端接5V电源，5、6端与地间接1uF的电容Cu21，11、12端与地间接1uF的电容Cu22，23、24、25端联接在一起，并输出1.8V电压，在1.8V的电压与数字地间接10u/16V的极性电容Cu23(其23、24、25端接+)，28、22端分别通过100K电阻Ru21、Ru22联接在一起，并输出5V电压，17、18、19端联接一起，并输出3.3V电压，在3.3V的电压与数字地间分别接0.1uF非极性电容Cu25和10u/16V的极性电容Cu24(其17、18、19端接+)。

请参见图9所示，在本发明中A/D板采用的芯片是MAX147，其用20个端子，各端子的联接方式：U11的1～8端分别接0.01uF电容C6～C13联接模拟地，9、13端接模拟地，14端接数字地，11端通过0.1uF电容C1联接模拟地，11端与稳压芯片U13(LM385)的8端联接，11端通过51K的电阻R2和12端联接，12端接20端，20端通过10欧的电阻R1接3.3V，20端分别通过0.1uF无极性电容C4和1uF极性电容C5与模拟地联接(20端接+)。U13(LM385)的4端接模拟地。

请参见图10所示，超声波信号接收电路由OP27组成的两级运放U16、U17和一个检波电路U19 LM567组成。

请参见图11所示，在本发明中超声发射电路由晶振、非门芯片U30(4069)和逻辑开关U31(MAX4053)组成，各端联接：U30的14端接+15V电源，7端接数字地，2端和3端联接，4端和5端联接，6、9、11、13端相互联接，1端和2端间联接一个40Kz晶振Y1和20M欧电阻RY1的并联，1端和2端分别通过无极性电容CY1 47pF和CY2 1000pF联接数字地，8、10、12端相互联接，并与U31的3端联接，U31的16端联接+15V，5、6、7、8端联接数字地，4端通过一个跳线联接数字地，9端联接Q1(NPN型三极管)的集电极，Q1的集电极通过200K的电阻Rq1联接+5V，Q1的发射极联接模拟地，Q1的基极通过2M的电阻Rq2联接J3接口的6端。

请参见图11所示，在本发明中2个电机的电机驱动电路由两路联线相同的电路组成，分别由U23(L6210)、U22(L298)、U21(L297)和U26(L6210)、U25(L298)、U24(L297)组成，各管端联接：U21的12端接+5V电源，2端联接数字地，13、14端分别通过0.5欧电阻R1接数字地，16端通过22K电阻RRR1接+5V电源，通过3.3nF的无极性电容CC1联接数字地，1端和U24的1端联接，10端联接J2的接口20端，20端通过10K欧的电阻联接+5V，通过复位开关和100uF的极性电容C10联接数字地(20端联接极性电容的+)，19端通过开关S4的3、4端联接U21的11端，S4的5、6联接数字地，S4的1、2端分别通过100K的电阻RR4联接+5V电源，18端联接J2的接口19端，17端联接J2的接口7端，15端RS3的可调端，U22的4端接+24V电源，U22的9端接+5V电源，U22的8端接数字地，U22的5端联接U21的4端，U22的6端联接U21的5端，U22的7端联接U21的6端，U22的10端联接U21的7端，U22的11端联接U21的8端，U22的12端联接U21的9端，U22的1端联接U21的14端，U22的15端联接U1的13端，U22的2、3、13、14分别联接MOTOR1的1、2、3、4端，U23的1、8、9、16端联接+24V的电源，U23的3、4、5、6、11、12、13、14端联接数字地，U23的2、7、10、15端分别联接MOTOR1的1、2、3、4端。

请参见图5所示，本发明采用超声发射器和超声接收器在信号重构理论下，实现反射、散射超声信号的形貌复现算法；并采用设定主动光源位置及强度，实现超声位置信号单色可视化渲染算法；运用仿人智能方法，实现高性能抗干扰超声探测信号发射、接收算法；采用模式识别的非线性多目标分类方法，实现多目标运动跟踪算法；采用DSP发出定位脉冲给电机驱动电路，实现步进电机精确定位算法。其流程图5所示，在控制部分的系统参数初始化包括2个电机初始位置值，2个电机的最大旋转角度值，2个电机的最小分别率设定值，超声发射器的发射和接收之间的等待时间，超声接收器的接收设定时间。初始化完成后，来判断工作键上否按下，如果按下判断电机A是否处于预设的初始位置，如果不是，驱动电机A到预设的初始值；如果按下判断电机B是否处于预设的初始位置，如果不是，驱动电机B到预设的初始值。开启超声发射器，发射超声信号，持续预设的超声发射时间，时间到达后，停止发射，等待设定的时间间隔，然后启动超声接收器，接收超声信号，持续设定时间间隔，对接收信号进行滤波处理，并存入内存备用。在判断电机B是否转过最大水平角度，如果没有，则驱动电机B旋转最小分别率设定角度，在判断电机A是否转过预设最大的俯仰角度，如果没有，则驱动电机A旋转分别率最小预设角度，返回超声发射，重复上述过程直到电机A转过最大的俯仰预设旋转角。对存储的所获得的全部存储数据进行空间形貌重构算法处理，可视化渲染算法处理，送到显示器进行显示，整个过程结束。

下面将对本发明中采用的硬件进行说明。

(一)超声发射、接收器选择

40kHz～100kHz的超声发射、接收器技术十分成熟，选择这个频段的超声波，对于有限空间的反射、散射的计算易于实现，因此，选择这类传感器作为本发明的发射、接收器。

(二)CPU芯片选择

微计算机芯片作为智能仪器的核心，它的选择将决定仪器的总体结构。DSP数字信号处理器芯片是被设计为一种特别适合用于进行数字信号处理的微处理器。DSP不仅在运算速度上有了很大的提高，而且在通用性和灵活性方面有了极大地改进。此外，DSP芯片的成本、体积、重量和功耗也都有了很大程度的下降。本设计选择美国TI公司定点运算54系列中的TMS320VC5402 DSP芯片，其在100MHz时钟时的峰值运算速度可达100MIPS。

仪器控制发射器发射超声波信号，通过超声接收器接收发射或散射的超声波信号，根据信号的反射或散射特性，通过数字信号处理得到空间距离和方位信息，并控制步进电机定时改变空间方位角，以得到探测空间的完整形貌数据。仪器电路基本上分发射电路、接收电路、电机驱动电路、DSP核心等四大部分。发射电路为一受控振荡器，以产生超声频率的振荡信号，激励超声发射器发出所需频率的超声信号；接收电路首先通过选频电路接收反射或散射回来的超声信号，然后，经过模拟放大电路放大信号，再通过A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，送入DSP进行数据处理，从而得到一点的测量结果，DSP通过控制2个步进电机的转动角度，给出新的方位角。重复上述过程，直到发射器、接收器转过整个3维空间，DSP得到整个空间的形貌数据，通过对这些检测数据进行抗干扰算法、信号重构算法、可视化渲染算法处理，显示整个空间的形貌。如果限定跟踪空间内的某个目标，可以通过目标锁定算法，跟踪目标的运动。

(三)电机选择

采用步进电机进行方位角控制。

(四)3维机械转台结构选择

采用两个旋转轴控制的3维机械转台，体积小、重量轻、结构简单。

(五)A/D转换器与DSP的接口设计

DSP核心板的J4接口通过9针接口与A/D板的接口J1相联接；(相应接口具体参数参看A/D板和DSP核心板)

(六)发射器振荡电路与DSP的接口设计以及电机驱动电路与DSP的接口设计

DSP核心板的J3接口通过9针接口与电机驱动&发射振荡电路板的J3接口相联接；

DSP核心板的J2接口通过25针接口与电机驱动&发射振荡电路板的J2接口相联接；(相应接口具体参数参看电机驱动与发射板和DSP核心板)

(七)LCD显示器电路与DSP的接口设计

DSP核心板的J1接口通过37针接口与液晶电路板的J1接口相联接；(相应接口具体参数参看液晶板和DSP核心板)

(八)键盘电路与DSP的接口设计

DSP核心板的J2接口通过25针接口与键盘电路板的J1接口相联接；(键盘电路板和电机驱动&发射振荡电路板不会同时使用)(相应接口具体参数参看键盘板和DSP核心板)。

Claims (7)

1、一种基于DSP模块化的有限空间形貌超声探测装置，包括控制部分，其至少有超声发射器、超声接收器、电机驱动电路、A/D转换器、显示器、键盘、系统电源与中央处理器联接，其特征在于：还包括机械部分，

所述机械部分的云台(5)安装在底座(6)上，底座(6)的中心设有供导线引出的孔(16)，云台支架(7)安装在云台(5)上，控制俯仰姿态的电机A(10)和控制云台旋转角的电机B(15)安装在云台支架(7)上，蜗杆支架(13)安装在云台支架(7)上，俯仰姿态控制台(4)通过支承(401)与俯仰姿态控制轴(8)连接安装在云台支架(7)上，俯仰姿态控制轴(8)通过第1销(9)与电机B(15)的输出轴连接，俯仰姿态控制轴(8)穿过云台支架(7)上端的端孔与支承(401)连接，俯仰姿态控制轴(8)上套装有蜗轮(11)，蜗杆(12)安装在蜗杆支架(13)的中心孔，其一端与控制俯仰姿态的电机A(10)的输出轴通过第2销(14)连接，超声发射器(1)和超声接收器(2)安装在俯仰姿态控制台(4)的台面上方，其收发电路板(3)安装在俯仰姿态控制台(4)的台面下方；

所述控制部分，还包括控制超声发射器和超声接收器的收发电路，中央处理器采用DSP为内核的处理器控制为步进电机的电机A(10)和电机B(15)的电机驱动电路实现3自由度空间的有限空间内形貌探测，

DSP接收键盘下发的指令，并对指令进行控制、处理分发至显示器、电机驱动电路、发射器驱动以及A/D转换器，A/D转换器接收经接收器接收的信号并将其放大电路处理后的信号经转换上传至DSP进行控制处理，超声发射器(1)经导线与DSP相连，超声接收器(2)经导线与A/D转换器相连。

2、根据权利要求1所述的有限空间形貌超声探测装置，其特征在于：DSP选取TMS320VC5402芯片，DSP配置的存储器选取AT29LV1024和CY7C1021V33芯片，A/D转换器选取MAX147芯片，系统电源选取TPS73HD318芯片，超声波信号接收电路由0P27组成的两级运放和一个检波电路组成。

3、根据权利要求1、2所述的有限空间形貌超声探测装置，其特征在于：DSP U1TMS320VC5402芯片的电源输入4、33、56、75、112、130端接+3.3V电源，电源输入12、16、52、68、91、125、142端接+1.8V电源，地输入1、3、14、15、34、37、40、50、57、70、72、76、90、93、106、111、126、128、144端接数字地；

U1的16条地址输出131、132、133、134、136、137、138、139、140、141、5、7、8、9、10、11端分别对应联接程序存储器U8 AT29LV1024芯片的地址24、25、26、27、28、29、30、31、32、35、36、37、38、39、40、41端及数据存储器U9 CY7C1021V33芯片的地址5、4、3、2、1、44、43、42、27、26、25、24、21、20、19、18端；其地址输入140、141、5、7端分别联接J1 DB37F的接口7、25、6、24端；16条数据输出99、100、101、102、103、104、113、114、115、116、117、118、119、121、122、123端分别对应联接程序存储器U8的数据21、20、19、18、17、16、15、14、11、1O、9、8、7、6、5、4端以及数据存储器U9的数据7、8、9、10、13、14、15、16、29、30、31、32、35、36、37、38端；其数据输入99、100、101、102、103、104、113、114端分别联接J1的接口13、31、12、30、11、29、10、28端；其程序存储器U8的44端接3.3V的电源，12、34端接数字地，输出使能端22端接非门芯片U7A 74HC04D芯片的8端，数据存储器U9的11、33端接电源3.3V，12、34、39、40端接数字地，输出使能端41端接程序存储器的22端；

U1的主机接口(HD0～HD7)58、69、81、95、120、124、135、6端分别联接J2DB25F的接口10、22、9、21、8、20、7、19端再与键盘接；

U1的通信端口引端39、46、62、17、129、127、13、18、55、51端分别联接J2的接口4、16、2、5、14、1、17、18、3、15端，引端13通过10K的电阻接3.3V，引端92通过开关S2的10端接数字地，并通过一个10K的电阻接3.3V，中断响应信号引端61联接J1的接口4，不可屏蔽中断引端63联接J1的接口9并通一个开关S5实现中断使能与不使能，可屏蔽外部中断引端64、65、66分别联接J1的接口27、8、26，引端67联接J2的接口6，引端64、65、66、67分别通过一个10K电阻接3.3V，RST 98端通过一个10K的电阻接3.3V，通过一个10欧的电阻和一个复位开关接地，在RST端和地间连一个100uF的极性电容，工作方式选择信号引端32通过一个10K的电阻接3.3V，同时通过开关S2的9端接数字地，通用I/O端口的输入引端31联接J1的接口3，并通过一个10K的电阻接3.3V，同时引出到跳线P2的3端，通用I/O端口的输出引端27联接J1的接口22，联接J3的接口6，联接J4的接口6，同时引出到跳线P2的2端，数据准备好信号引端19联接J1的接口23，并通过一个10K的电阻接3.3V，外部程序存储器片选信号引端20联接程序存储器U8的控制使能3端，外部数据存储器片选信号引端21联接数据存储器U9的控制使能端6端，I/O设备选择信号引端22联接J1的接口5，读写信号引端23联接J1的接口14端，联接程序存储器U8的43端并同时联接非门芯片U7A的9端，联接数据存储器U9的17端，请求控制存储器接口信号30端联接通过一个10K电阻接3.3V，时钟引端77、78、79分别通过一个10K的电阻接3.3V，并同时通过开关S2的8、7、6端与数字地相联，时钟引端96、97接外部晶振，TOUTO 82端联接J1接口的2端，并引出到跳线P2的1端，U1与串口1的通讯端口引端42、47、44、49、60、54分别联接J4DB9F的接口9、8、4、3、2、7端，J4的1端接5V，5端接数字地，U1与串口0的通讯端口引端41、45、43、48、59、53分别联接J3DB9F的接口9、8、4、3、2、7端，J3的1端接5V，5端接数字地。

4、根据权利要求1所述的有限空间形貌超声探测装置，其特征在于：控制超声发射器和超声接收器的收发电路中，发射电路由晶振、非门芯片U30 4069和逻辑开关U31 MAX4053组成，U30的14端接+15V电源，7端接数字地，2端和3端联接，4端和5端联接，6、9、11、13端相互联接，1端和2端间联接一个40Kz晶振Y1和20M欧电阻RY1的并联，1端和2端分别通过无极性电容CY1 47pF和CY2 1000pF联接数字地，8、10、12端相互联接，并与U31的3端联接，U31的16端联接+15V，5、6、7、8端联接数字地，4端通过一个跳线联接数字地，9端联接Q1 NPN型三极管的集电极，Q1的集电极通过200K的电阻Rq1联接+5V，Q1的发射极联接模拟地，Q1的基极通过2M的电阻Rq2联接J3 DB9F接口的6端。

5、根据权利要求1所述的有限空间形貌超声探测装置，其特征在于：使用间断的超声发射、接收方式进行空间形貌探测，其超声波频率为40～100KHz。

6、根据权利要求1所述的有限空间形貌超声探测装置，其特征在于：采用步进电机A(10)和步进电机B(15)控制云台(5)姿态作为超声空间扫描的角度定位，其定位精度和定位范围可以通过键盘输入进行选择。

7、根据权利要求1所述的有限空间形貌超声探测装置，其特征在于：DSP处理器可将获得的信号经滤波算法、空间定位算法、空间形貌可视化算法重构显示被测空间的形貌。

Images