專利名稱：具有靈敏度自動增益控制功能的超聲波測距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及測距裝置，特別是涉及一種超聲波測距裝置，這種超聲波測距裝置能夠在整個測距過程中保持均衡的靈敏度。
背景技術(shù)：
目前超聲波測距已在許多方面得到廣泛地應(yīng)用，例如汽車倒車?yán)走_(dá)等。但是，在目前采用超聲波測距的這種應(yīng)用中，例如在專利號為98206937.5的實用新型專利所披露的汽車倒車超聲波測距雷達(dá)中，由于超聲波具有在空氣中衰減很快的特性，所以要使得測量距離增加，必須大幅度提高測距裝置的測量靈敏度，也就是必須大幅度地提高測距裝置的回波信號的放大倍率，但是由于回波信號中除了目標(biāo)回波信號之外還包含有各種干擾信號，所以放大倍率的提高往往造成近距離干擾信號的增加，使得顯示屏上顯示的往往是近距離干擾信號而不是目標(biāo)回波信號，從而造成誤顯。基于上述原因，目前已有技術(shù)的基于超聲波測距原理的倒車?yán)走_(dá)等普遍存在提高測距靈敏度和降低誤顯率的矛盾，而在提高測距靈敏度的同時又增加了如測地等誤顯信號的發(fā)生率。為了降低誤顯率，一般采用犧牲靈敏度的方法來解決，但降低靈敏度又帶來遠(yuǎn)距離測距效果不佳的問題。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有靈敏度自動增益控制功能的超聲測距裝置，以克服已有技術(shù)中所存在的缺陷。
為了實現(xiàn)本實用新型的上述目的，提供了一種具有靈敏度自動增益功能的超聲波測距裝置，該裝置包括有一微處理器；一超聲波發(fā)射電路，與該微處理器的一輸出端相連接；一超聲波接收電路；一回波信號放大電路，其輸入端與該超聲波接收電路的輸出相連接；一回波信號檢波電路，其輸入端與該回波信號放大電路的輸出相連接，并且該回波信號檢波電路的輸出與該微處理器的輸入端相連接；和一顯示電路，與該微處理器的一輸出端相連接，；該超聲波測距裝置還包括有一數(shù)字電位器，該微處理器的數(shù)據(jù)線DADA、時鐘線CLK和片選CS分別與該數(shù)字電位器的三個對應(yīng)輸入端相連接，該數(shù)字電位器的L端與回波信號放大電路中的一運(yùn)算放大器的反相輸入端相連接，該數(shù)字電位器的H端與該運(yùn)算放大器的輸出端相連接。
由于本實用新型采用了包括數(shù)字電位器的靈敏度自動增益控制電路，測量遠(yuǎn)距離目標(biāo)時可以大幅度提高回波信號的放大倍率，有效的提高了遠(yuǎn)距離測距效果，從而從根本上解決了已有技術(shù)超聲波測距裝置所存在的提高靈敏度和降低誤顯率的矛盾。


圖1是本實用新型的具有靈敏度自動增益控制功能的超聲測距裝置的原理框圖；圖2是圖1中所示具有靈敏度自動增益控制功能的超聲測距裝置的詳細(xì)構(gòu)成電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實用新型。
圖1是本實用新型的具有靈敏度自動增益控制功能的超聲測距裝置的原理框圖，如圖1所示該裝置包括有一微處理器1；一超聲波發(fā)射電路2，與該微處理器1相連接；一超聲波接收電路3；一回波信號放大電路4，其輸入端與該超聲波接收電路3的輸出相連接；一回波信號檢波電路5，其輸入端與該回波信號放大電路4的輸出相連接，并且該回波信號檢波電路5的輸出與該微處理器1的輸入端相連接；一顯示電路6，與該微處理器1的一輸出相連接；及一數(shù)字電位器7，其輸入端與微處理器1相連接，其輸出端與回波信號放大電路4的輸入端相連接。微處理器1利用I/O端口輸出40KHZ的脈沖對超聲波發(fā)射電路2進(jìn)行控制，超聲波發(fā)射電路2利用由壓電材料制成的超聲波變換器發(fā)出超聲波信號，該超聲波信號在遇到障礙物時產(chǎn)生回波信號，該回波信號由超聲波接收電路3所接收，隨后該接收的回波信號被送到回波信號放大電路4和回波信號檢波電路5進(jìn)行放大、濾波、檢波等處理，并經(jīng)回波信號檢波電路5將經(jīng)過上述處理的回波信號饋送到微處理器1，微處理器1對該回波信號進(jìn)行時間和距離值的轉(zhuǎn)換處理后，將需要顯示的距離數(shù)值輸出至顯示器6顯示。由于這一過程是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的超聲波測距過程，在此不再詳述。
為了克服已有技術(shù)中所存在的所存在的提高靈敏度和降低誤顯率的矛盾的缺陷，針對在超聲波測距電路中相對于障礙物近距離回波信號強(qiáng)而遠(yuǎn)距離回波信號弱的特點，本實用新型增加了數(shù)字電位器7，采用數(shù)字技術(shù)，利用單片機(jī)微處理器控制數(shù)字電位器，使該數(shù)字電位器自動改變其輸出阻值來調(diào)整回波信號的放大倍率，使得近距離測距采用較低的放大倍率，遠(yuǎn)距離測距采用較高的放大倍率，因此隨著測距距離的增加，微處理器1控制數(shù)字電位器7自動增加回波信號的放大倍率，使得在整個測距離的過程中獲得比較均衡的回波信號，并且在不影響近距離測距離的同時有效地屏蔽了測地等誤顯信號的產(chǎn)生，由于遠(yuǎn)距離測量時可以大幅度提高回波信號的放大倍率，所以有效地提高了遠(yuǎn)距離測距效果。
請參見圖2，圖2示出了圖1中所示具有靈敏度自動增益控制功能的超聲測距裝置的詳細(xì)構(gòu)成電路原理圖。如圖2所示，為了實現(xiàn)靈敏度自動增益控制功能而增加了一數(shù)字電位器，該數(shù)字電位器和微處理器與回波信號放大電路中的一運(yùn)算放大器相連接，該微處理器1的數(shù)據(jù)線(DADA)、時鐘線(CLK)和片選(CS)分別與數(shù)字電位器的三個對應(yīng)輸入端相連接，數(shù)字電位器的L端與該運(yùn)算放大器的反相輸入端相連接，數(shù)字電位器的H端與該運(yùn)算放大器的輸出端相連接。圖中，Cin為回波信號輸入電容，Cout為回波信號輸出電容，回波信號的放大由回波信號放大電路中的運(yùn)算放大器分級完成，反相放大倍數(shù)由數(shù)字電位器的輸出決定。當(dāng)微處理器控制超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波的同時，微處理器的計時器開始工作，微處理器隨時根據(jù)時間值的增加逐漸增加數(shù)字電位器的輸出，從而提高遠(yuǎn)距離回波信號的放大倍率。超聲波測距的基本原理是根據(jù)檢測回波信號的到達(dá)時間來計算距離，所以隨著時間值逐漸增大，單片機(jī)控制數(shù)字電位器輸出阻值增加，從而使得整個測距過程中得到比較均衡的靈敏度。
在圖2中，微處理器產(chǎn)生40KHZ的脈沖串，由0Q1、0Q2放大后經(jīng)變壓器Z0送到超聲波發(fā)射聲波，發(fā)射波遇到障礙物后產(chǎn)生反射波，反射波被超聲波探頭接收后產(chǎn)生回波信號，此信號經(jīng)運(yùn)算放大器U6D放大后再經(jīng)U6A及周邊器件所構(gòu)成的帶通濾波后，經(jīng)由U6B和數(shù)字電位器所組成的自動增益放大電路后輸出，圖中的Cin為回波信號輸入電容，Cout為回波信號輸出電容。脈沖展寬電路U4將40KHZ的發(fā)射脈沖串的第一個脈沖展寬為1.6ms，并與脈沖接收放大電路的輸出進(jìn)行比較而關(guān)閉超聲波的接收回路，從而防止將脈沖串當(dāng)成反射波信號。0Q3是一射極跟隨器，用來將比較輸出信號送到微處理器的中斷管腳，使該微處理器產(chǎn)生中斷。U5是數(shù)碼管顯示的選通信號，DIS1到DIS4是顯示車與障礙物的距離，U2是驅(qū)動數(shù)碼管的驅(qū)動器。
本實用新型所述的具有靈敏度自動增益控制功能的超聲測距裝置中所使用的數(shù)字電位器可以是MAX5415，或者M(jìn)AX5054，或者M(jìn)AX5455，或者AD5207，或者M(jìn)CP42100等。所使用的微處理器可以是8051系列單片機(jī)，或者PIC單片機(jī)，或者96系列單片機(jī)等。
上述實施例僅是為了說明本實用新型而給出的具體實施例，本實用新型并非限于該具體實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違反本實用新型的精神和保護(hù)范圍的前提下，可對本實用新型作若干的變動和修改，但所作的變動和修改均在本實用新型的專利保護(hù)范疇內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有靈敏度自動增益控制功能的超聲波測距裝置，該裝置包括有一微處理器；一超聲波發(fā)射電路，與該微處理器的一輸出端相連接；一超聲波接收電路；一回波信號放大電路，其輸入端與該超聲波接收電路的輸出相連接；一回波信號檢波電路，其輸入端與該回波信號放大電路的輸出相連接，并且該回波信號檢波電路的輸出與該微處理器的輸入端相連接；和一顯示電路，與該微處理器的一輸出端相連接，其特征是該超聲波測距裝置還包括有一數(shù)字電位器，該微處理器的數(shù)據(jù)線DADA、時鐘線CLK和片選CS分別與該數(shù)字電位器的三個對應(yīng)輸入端相連接，該數(shù)字電位器的L端與回波信號放大電路中的一運(yùn)算放大器的反相輸入端相連接，該數(shù)字電位器的H端與該運(yùn)算放大器的輸出端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的具有靈敏度自動增益控制功能的超聲波測距裝置，其特征是所述的微處理器為8501系列單片機(jī)、PIC單片機(jī)或96系列單片機(jī)器。
3.如權(quán)利要求1所述的具有靈敏度自動增益控制功能的超聲波測距裝置，其特征是所述的數(shù)字電位器為MAX5415、AD5207或MCP42100。
專利摘要一種具有靈敏度自動增益功能的超聲波測距裝置，該裝置包括有微處理器；一超聲波發(fā)射電路；一超聲波接收電路；一回波信號放大電路；一回波信號檢波電路；和一顯示電路；該超聲波測距裝置還包括有一數(shù)字電位器，該數(shù)字電位器與微處理器和回波信號放大電路的運(yùn)算放大器相連接，微處理器控制數(shù)字電位器，使該數(shù)字電位器自動改變其輸出阻值來調(diào)整回波信號的放大倍率，使得在整個測距離的過程中獲得比較均衡的回波信號，并且在不影響近距離測距離的同時有效地屏蔽了測地等誤顯信號的產(chǎn)生，由于遠(yuǎn)距離測量時可以大幅度提高回波信號的放大倍率，所以有效地提高了遠(yuǎn)距離測距效果。
文檔編號G01S7/523GK2657016SQ03207478
公開日2004年11月17日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者紀(jì)昆 申請人:徐建俊