CN2657016Y

CN2657016Y - 具有灵敏度自动增益控制功能的超声波测距装置

Info

Publication number: CN2657016Y
Application number: CN 03207478
Authority: CN
Inventors: 纪昆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2013-09-05

Abstract

一种具有灵敏度自动增益功能的超声波测距装置，该装置包括有微处理器；一超声波发射电路；一超声波接收电路；一回波信号放大电路；一回波信号检波电路；和一显示电路；该超声波测距装置还包括有一数字电位器，该数字电位器与微处理器和回波信号放大电路的运算放大器相连接，微处理器控制数字电位器，使该数字电位器自动改变其输出阻值来调整回波信号的放大倍率，使得在整个测距离的过程中获得比较均衡的回波信号，并且在不影响近距离测距离的同时有效地屏蔽了测地等误显信号的产生，由于远距离测量时可以大幅度提高回波信号的放大倍率，所以有效地提高了远距离测距效果。

Description

具有灵敏度自动增益控制功能的超声波测距装置

技术领域

本实用新型涉及测距装置，特别是涉及一种超声波测距装置，这种超声波测距装置能够在整个测距过程中保持均衡的灵敏度。

背景技术

目前超声波测距已在许多方面得到广泛地应用，例如汽车倒车雷达等。但是，在目前采用超声波测距的这种应用中，例如在专利号为98206937.5的实用新型专利所披露的汽车倒车超声波测距雷达中，由于超声波具有在空气中衰减很快的特性，所以要使得测量距离增加，必须大幅度提高测距装置的测量灵敏度，也就是必须大幅度地提高测距装置的回波信号的放大倍率，但是由于回波信号中除了目标回波信号之外还包含有各种干扰信号，所以放大倍率的提高往往造成近距离干扰信号的增加，使得显示屏上显示的往往是近距离干扰信号而不是目标回波信号，从而造成误显。基于上述原因，目前已有技术的基于超声波测距原理的倒车雷达等普遍存在提高测距灵敏度和降低误显率的矛盾，而在提高测距灵敏度的同时又增加了如测地等误显信号的发生率。为了降低误显率，一般采用牺牲灵敏度的方法来解决，但降低灵敏度又带来远距离测距效果不佳的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有灵敏度自动增益控制功能的超声测距装置，以克服已有技术中所存在的缺陷。

为了实现本实用新型的上述目的，提供了一种具有灵敏度自动增益功能的超声波测距装置，该装置包括有一微处理器；一超声波发射电路，与该微处理器的一输出端相连接；一超声波接收电路；一回波信号放大电路，其输入端与该超声波接收电路的输出相连接；一回波信号检波电路，其输入端与该回波信号放大电路的输出相连接，并且该回波信号检波电路的输出与该微处理器的输入端相连接；和一显示电路，与该微处理器的一输出端相连接，；该超声波测距装置还包括有一数字电位器，该微处理器的数据线DADA、时钟线CLK和片选CS分别与该数字电位器的三个对应输入端相连接，该数字电位器的L端与回波信号放大电路中的一运算放大器的反相输入端相连接，该数字电位器的H端与该运算放大器的输出端相连接。

由于本实用新型采用了包括数字电位器的灵敏度自动增益控制电路，测量远距离目标时可以大幅度提高回波信号的放大倍率，有效的提高了远距离测距效果，从而从根本上解决了已有技术超声波测距装置所存在的提高灵敏度和降低误显率的矛盾。

附图说明

图1是本实用新型的具有灵敏度自动增益控制功能的超声测距装置的原理框图；

图2是图1中所示具有灵敏度自动增益控制功能的超声测距装置的详细构成电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型。

图1是本实用新型的具有灵敏度自动增益控制功能的超声测距装置的原理框图，如图1所示该装置包括有一微处理器1；一超声波发射电路2，与该微处理器1相连接；一超声波接收电路3；一回波信号放大电路4，其输入端与该超声波接收电路3的输出相连接；一回波信号检波电路5，其输入端与该回波信号放大电路4的输出相连接，并且该回波信号检波电路5的输出与该微处理器1的输入端相连接；一显示电路6，与该微处理器1的一输出相连接；及一数字电位器7，其输入端与微处理器1相连接，其输出端与回波信号放大电路4的输入端相连接。微处理器1利用I/O端口输出40KHZ的脉冲对超声波发射电路2进行控制，超声波发射电路2利用由压电材料制成的超声波变换器发出超声波信号，该超声波信号在遇到障碍物时产生回波信号，该回波信号由超声波接收电路3所接收，随后该接收的回波信号被送到回波信号放大电路4和回波信号检波电路5进行放大、滤波、检波等处理，并经回波信号检波电路5将经过上述处理的回波信号馈送到微处理器1，微处理器1对该回波信号进行时间和距离值的转换处理后，将需要显示的距离数值输出至显示器6显示。由于这一过程是本领域的技术人员所公知的超声波测距过程，在此不再详述。

为了克服已有技术中所存在的所存在的提高灵敏度和降低误显率的矛盾的缺陷，针对在超声波测距电路中相对于障碍物近距离回波信号强而远距离回波信号弱的特点，本实用新型增加了数字电位器7，采用数字技术，利用单片机微处理器控制数字电位器，使该数字电位器自动改变其输出阻值来调整回波信号的放大倍率，使得近距离测距采用较低的放大倍率，远距离测距采用较高的放大倍率，因此随着测距距离的增加，微处理器1控制数字电位器7自动增加回波信号的放大倍率，使得在整个测距离的过程中获得比较均衡的回波信号，并且在不影响近距离测距离的同时有效地屏蔽了测地等误显信号的产生，由于远距离测量时可以大幅度提高回波信号的放大倍率，所以有效地提高了远距离测距效果。

请参见图2，图2示出了图1中所示具有灵敏度自动增益控制功能的超声测距装置的详细构成电路原理图。如图2所示，为了实现灵敏度自动增益控制功能而增加了一数字电位器，该数字电位器和微处理器与回波信号放大电路中的一运算放大器相连接，该微处理器1的数据线(DADA)、时钟线(CLK)和片选(CS)分别与数字电位器的三个对应输入端相连接，数字电位器的L端与该运算放大器的反相输入端相连接，数字电位器的H端与该运算放大器的输出端相连接。图中，Cin为回波信号输入电容，Cout为回波信号输出电容，回波信号的放大由回波信号放大电路中的运算放大器分级完成，反相放大倍数由数字电位器的输出决定。当微处理器控制超声波发射电路发射超声波的同时，微处理器的计时器开始工作，微处理器随时根据时间值的增加逐渐增加数字电位器的输出，从而提高远距离回波信号的放大倍率。超声波测距的基本原理是根据检测回波信号的到达时间来计算距离，所以随着时间值逐渐增大，单片机控制数字电位器输出阻值增加，从而使得整个测距过程中得到比较均衡的灵敏度。

在图2中，微处理器产生40KHZ的脉冲串，由0Q1、0Q2放大后经变压器Z0送到超声波发射声波，发射波遇到障碍物后产生反射波，反射波被超声波探头接收后产生回波信号，此信号经运算放大器U6D放大后再经U6A及周边器件所构成的带通滤波后，经由U6B和数字电位器所组成的自动增益放大电路后输出，图中的Cin为回波信号输入电容，Cout为回波信号输出电容。脉冲展宽电路U4将40KHZ的发射脉冲串的第一个脉冲展宽为1.6ms，并与脉冲接收放大电路的输出进行比较而关闭超声波的接收回路，从而防止将脉冲串当成反射波信号。0Q3是一射极跟随器，用来将比较输出信号送到微处理器的中断管脚，使该微处理器产生中断。U5是数码管显示的选通信号，DIS1到DIS4是显示车与障碍物的距离，U2是驱动数码管的驱动器。

本实用新型所述的具有灵敏度自动增益控制功能的超声测距装置中所使用的数字电位器可以是MAX5415，或者MAX5054，或者MAX5455，或者AD5207，或者MCP42100等。所使用的微处理器可以是8051系列单片机，或者PIC单片机，或者96系列单片机等。

上述实施例仅是为了说明本实用新型而给出的具体实施例，本实用新型并非限于该具体实施例，本领域的技术人员在不违反本实用新型的精神和保护范围的前提下，可对本实用新型作若干的变动和修改，但所作的变动和修改均在本实用新型的专利保护范畴内。

Claims

1.一种具有灵敏度自动增益控制功能的超声波测距装置，该装置包括有一微处理器；一超声波发射电路，与该微处理器的一输出端相连接；一超声波接收电路；一回波信号放大电路，其输入端与该超声波接收电路的输出相连接；一回波信号检波电路，其输入端与该回波信号放大电路的输出相连接，并且该回波信号检波电路的输出与该微处理器的输入端相连接；和一显示电路，与该微处理器的一输出端相连接，其特征是该超声波测距装置还包括有一数字电位器，该微处理器的数据线DADA、时钟线CLK和片选CS分别与该数字电位器的三个对应输入端相连接，该数字电位器的L端与回波信号放大电路中的一运算放大器的反相输入端相连接，该数字电位器的H端与该运算放大器的输出端相连接。

2.如权利要求1所述的具有灵敏度自动增益控制功能的超声波测距装置，其特征是所述的微处理器为8501系列单片机、PIC单片机或96系列单片机器。

3.如权利要求1所述的具有灵敏度自动增益控制功能的超声波测距装置，其特征是所述的数字电位器为MAX5415、AD5207或MCP42100。