專利名稱：一種紅外探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
一種紅外探測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外探測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種集成度高、功耗小的紅外探測(cè)系統(tǒng)。背景技術(shù)：
主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備，是一種通過(guò)主動(dòng)發(fā)出紅外線，然后接收物體反射回的紅外線進(jìn)行探測(cè)的紅外探測(cè)設(shè)備。傳統(tǒng)主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備的缺點(diǎn)是抗干擾能力很弱，在探測(cè)或者工作環(huán)境變化的情況下，比如探測(cè)環(huán)境受光照影響、工作環(huán)境不同溫度差異等，都會(huì)引起所述主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備探測(cè)能力大大下降的情況，因?yàn)榇藭r(shí)所述主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備接收到的紅外線不僅包含主動(dòng)發(fā)出的紅外線，還包括外界的紅外線。對(duì)于傳統(tǒng)的主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備，現(xiàn)有一種方案是對(duì)其發(fā)射的紅外線進(jìn)行調(diào)制處理，然后再將反射回的紅外線進(jìn)行解調(diào)。這樣就可以大大加強(qiáng)所述主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備的抗干擾能力。對(duì)所述紅外線進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的過(guò)程，也可以理解為將某種基準(zhǔn)信號(hào)加載在所述紅外線上傳播，以利用所述基準(zhǔn)信號(hào)識(shí)別所述紅外線的過(guò)程，采用這種方案可以排除掉外界紅外線對(duì)主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備的干擾。但是這種方案需要相應(yīng)的編碼解碼裝置來(lái)生成所述基準(zhǔn)信號(hào)和識(shí)別所述基準(zhǔn)信號(hào)。對(duì)于主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備的一些應(yīng)用環(huán)境中，比如在衛(wèi)浴系統(tǒng)中的紅外感應(yīng)式洗手設(shè)備、紅外感應(yīng)式?jīng)_水設(shè)備，需要成本低廉、功耗較小和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的編碼解碼裝置，而現(xiàn)有技術(shù)中的編碼解碼裝置大多數(shù)都不適合此類應(yīng)用。另一方面，現(xiàn)有的主動(dòng)式紅外探測(cè)設(shè)備通常包括多個(gè)分離元件，譬如包括音頻解碼系統(tǒng)、運(yùn)算放大器系統(tǒng)、MCU和功率管等等。最終的產(chǎn)品體積比較大，集成度不高，對(duì)于一些應(yīng)用環(huán)境狹小或者對(duì)集成度要求較高的場(chǎng)合不具備良好的適用性。因此，亟待提出一種先進(jìn)的、可以克服上述缺點(diǎn)的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有抗干擾能力和容錯(cuò)能力強(qiáng)、成本低廉、功耗較小和集成度較高的紅外探測(cè)系統(tǒng)。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種紅外探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號(hào)產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生一基準(zhǔn)信號(hào)，所述基準(zhǔn)信號(hào)隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)包含預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的固定占空比的脈沖信號(hào)；紅外發(fā)射模塊，利用所述基準(zhǔn)信號(hào)激勵(lì)紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外線；紅外接收模塊，利用紅外接收二極管接收紅外線以獲得目標(biāo)信號(hào)；接收放大模塊，放大所述目標(biāo)信號(hào)；和信號(hào)識(shí)別模塊，每隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的所述目標(biāo)信號(hào)以獲得一系列采樣點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)每個(gè)正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)每個(gè)負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)分別輸入積分電路，然后判斷所述積分電路的輸出電壓值是否超過(guò)預(yù)定閥值，當(dāng)超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，輸出代表判定探測(cè)到物體的判斷結(jié)果，當(dāng)未超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，輸出代表未探測(cè)到物體的判斷結(jié)果。進(jìn)一步地，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊包括脈沖信號(hào)生成模塊和基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊，脈沖信號(hào)生成模塊，生成一固定占空比的脈沖信號(hào)；和基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊，隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的所述脈沖信號(hào)以生成基準(zhǔn)信號(hào)。進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)信號(hào)生模塊包括方波信號(hào)生成單元和基準(zhǔn)信號(hào)生成單元，所述方波信號(hào)生成單元將高頻的所述脈沖信號(hào)分頻為低頻的方波信號(hào)；和所述基準(zhǔn)信號(hào)生成單元隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的所述方波信號(hào)以生成基準(zhǔn)信號(hào)。進(jìn)一步地，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊還包括采樣信號(hào)生成模塊，所述采樣信號(hào)生成模塊生成采樣信號(hào)，所述采樣信號(hào)內(nèi)包括正脈沖，且所述采樣信號(hào)內(nèi)的正脈沖對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖和/或負(fù)脈沖，所述采樣信號(hào)內(nèi)的正脈沖長(zhǎng)度小于或等于基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖和/或負(fù)脈沖長(zhǎng)度。進(jìn)一步地，所述信號(hào)生成模塊還包括判斷信號(hào)生成模塊，所述判斷信號(hào)生成模塊生成判斷信號(hào)，所述判斷信號(hào)內(nèi)包括正脈沖，所述判斷信號(hào)內(nèi)的正脈沖對(duì)應(yīng)時(shí)刻屬于區(qū)間 (A，A+T)，所述A為每個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的末時(shí)刻，所述T為所述預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度。進(jìn)一步地，所述信號(hào)識(shí)別模塊包括信號(hào)采樣模塊、積分解碼模塊和解碼判斷模塊， 信號(hào)采樣模塊，根據(jù)采樣信號(hào)采樣所述目標(biāo)信號(hào)得到采樣點(diǎn)，所述采樣點(diǎn)按照采樣順序依次包括奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)；積分解碼模塊，包括一積分電路，所述積分電路包括有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端接收所述奇數(shù)采樣點(diǎn)，另一個(gè)輸入端接收偶數(shù)采樣點(diǎn)；和解碼判斷模塊，判斷所述積分電路的輸出電壓值是否達(dá)到預(yù)定閥值，如果達(dá)到預(yù)定閥值，則判定探測(cè)到物體；如果未達(dá)到預(yù)定閥值，則判定未探測(cè)到物體。進(jìn)一步地，所述信號(hào)采樣模塊根據(jù)采樣信號(hào)采樣所述目標(biāo)信號(hào)包括在所述采樣信號(hào)為正脈沖時(shí)，采樣所述目標(biāo)信號(hào)。進(jìn)一步地，所述解碼判斷模塊在所述判斷信號(hào)為正脈沖時(shí)，判斷所述積分電路的輸出電壓值是否達(dá)到預(yù)定閥值。進(jìn)一步地，所述積分電路為差分積分電路，所述差分積分電路包括兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸出電壓值為兩個(gè)輸出端的電壓差值。進(jìn)一步地，所述紅外發(fā)射模塊連接紅外發(fā)光二極管和所述紅外接收模塊連接紅外接收二極管，所述紅外發(fā)光二極管和紅外接收二極管按照紅外反射或者紅外對(duì)射的方位安置，當(dāng)采用紅外對(duì)射方位安置時(shí)，所述信號(hào)識(shí)別模塊在所述積分電路的輸出電壓值未超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，判定探測(cè)到物體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的紅外探測(cè)系統(tǒng)利用積分電路來(lái)完成解碼過(guò)程，實(shí)現(xiàn)時(shí)不需要太多的復(fù)雜器件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低廉的特點(diǎn)，同時(shí)由于所述正脈沖在基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)所占有的時(shí)間較少，當(dāng)使用所述基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)激勵(lì)發(fā)射紅外線時(shí)，可以節(jié)省很多能量，所以本發(fā)明同時(shí)具有功耗較小的特點(diǎn)。而且當(dāng)所述預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)包含很多個(gè)周期的脈沖信號(hào)時(shí)，具有良好的抗干擾能力和容錯(cuò)能力。

結(jié)合參考附圖及接下來(lái)的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的紅外探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的信號(hào)產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3A-圖3D分別為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的脈沖信號(hào)、基準(zhǔn)信號(hào)、另一種基準(zhǔn)信號(hào)和普通的目標(biāo)信號(hào)；圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的基準(zhǔn)信號(hào)、目標(biāo)信號(hào)、高頻信號(hào)、采樣信號(hào)和判斷信號(hào)的波形示意圖；圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的信號(hào)識(shí)別模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；和圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的差分積分電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1，其示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的紅外探測(cè)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)方框圖。 所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100包括信號(hào)產(chǎn)生模塊110、紅外發(fā)射模塊120、紅外接收模塊130、接收放大模塊140和信號(hào)識(shí)別模塊150。信號(hào)產(chǎn)生模塊110產(chǎn)生用于調(diào)制紅外線的基準(zhǔn)信號(hào)，所述基準(zhǔn)信號(hào)隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)包含預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的固定占空比的脈沖信號(hào)。也即所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)包含若干段空閑信號(hào)和工作信號(hào)，所述空閑信號(hào)和工作信號(hào)互相隔開(kāi)，所述工作信號(hào)內(nèi)包括若干個(gè)周期的脈沖信號(hào)，一個(gè)周期的脈沖信號(hào)內(nèi)包括正脈沖和負(fù)脈沖。在一個(gè)實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)信號(hào)可以參考圖:3B中所示的基準(zhǔn)信號(hào)B，所述基準(zhǔn)信號(hào)B每隔IOOms的預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)包含30ms的預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的方波信號(hào)，所述方波信號(hào)的周期為10ms。紅外發(fā)射模塊120利用所述基準(zhǔn)信號(hào)激勵(lì)紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外線。所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100外部通常包含有信號(hào)輸出端子(也稱引腳)，通過(guò)所述信號(hào)輸出端子連接紅外發(fā)光二極管后，利用所述信號(hào)輸出端子輸出所述基準(zhǔn)信號(hào)以激勵(lì)所述紅外發(fā)光二極管發(fā)出包含所述基準(zhǔn)信號(hào)信息的紅外線。具體的，所述信號(hào)輸出端子還通過(guò)可調(diào)電阻來(lái)連接紅外發(fā)光二極管(未具體示出)。其中可調(diào)電阻可以用來(lái)調(diào)節(jié)所述紅外發(fā)射模塊120的發(fā)射功率，從而調(diào)節(jié)所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100的探測(cè)距離。紅外接收模塊I30利用紅外接收二極管接收紅外線以獲得目標(biāo)信號(hào)。所述紅外接收二極管與所述紅外發(fā)光二極管通常為紅外對(duì)管，在安裝設(shè)置時(shí)通常也并列排布，以便易于接收到物體反射回的紅外線信號(hào)。所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100外部通常還包含有信號(hào)輸入端子，所述紅外接收二極管通常通過(guò)電阻與所述信號(hào)輸入端子相連(未具體示出)。此時(shí)，所述紅外接收模塊130即可利用紅外接收二極管接收紅外線以獲得目標(biāo)信號(hào)。接收放大模塊140放大所述目標(biāo)信號(hào)。所述接收放大模塊140可以為場(chǎng)效應(yīng)管、 運(yùn)算放大器或者多級(jí)放大電路中的一種。用于將所述目標(biāo)信號(hào)放大輸出后傳輸給所述信號(hào)識(shí)別模塊150，由于信號(hào)放大技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的內(nèi)容，可以若干不同的實(shí)現(xiàn)方式，在此不再累述。信號(hào)識(shí)別模塊150每隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的所述目標(biāo)信號(hào)以獲得一系列采樣點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)每個(gè)正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)每個(gè)負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)分別輸入積分電路，然后判斷所述積分電路的輸出電壓值是否超過(guò)預(yù)定閥值，當(dāng)超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，判定探測(cè)到物體并輸出判斷結(jié)果。由于積分電路具有將兩個(gè)輸入端之間的電壓差值累積并放大輸出的作用，故可以對(duì)每次輸入的采樣點(diǎn)之間的電壓差值進(jìn)行累積并放大輸出，如果所述目標(biāo)信號(hào)為所述基準(zhǔn)信號(hào)的反射信號(hào)，則所述對(duì)應(yīng)于所述脈沖信號(hào)內(nèi)每個(gè)周期內(nèi)正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于所述脈沖信號(hào)內(nèi)每個(gè)周期內(nèi)負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)之間存在著較為明顯的電壓差值，經(jīng)過(guò)若干個(gè)周期的累計(jì)，所述積分電路的輸出電壓值將會(huì)超過(guò)預(yù)定閥值，即可判定所述紅外探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到了物體。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，一方面，所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)并不是連續(xù)的信號(hào)， 而是間歇性的信號(hào)，由于主動(dòng)式紅外探測(cè)裝置中的功耗主要是發(fā)射紅外線造成的，反而系統(tǒng)的功耗相對(duì)而言非常小。每當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)為正脈沖時(shí)將發(fā)射較強(qiáng)的紅外線會(huì)造成較大的功耗，如果所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖較少，那么就會(huì)減少功耗，所以采用間隔一段空閑時(shí)長(zhǎng)發(fā)射一段脈沖信號(hào)的方式可以獲得較低的功耗。但是所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的空閑時(shí)長(zhǎng)也不適宜太長(zhǎng)，以免單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的紅外線太少，而導(dǎo)致應(yīng)用所述紅外探測(cè)系統(tǒng)的主動(dòng)式紅外探測(cè)裝置的反應(yīng)速度給用戶“遲鈍”的感覺(jué)，通常所述空閑時(shí)長(zhǎng)可以取100ms-300ms，當(dāng)然不同的實(shí)施例中所述預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)可以是其他值。另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，所述一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)包括的若干個(gè)周期的脈沖信號(hào)是指幾十個(gè)或者幾百個(gè)，以使所述積分電路能夠積累到足夠多的電壓差值為準(zhǔn)，圖示中一段脈沖信號(hào)內(nèi)只包含三個(gè)或者幾個(gè)脈沖只是為了便于畫圖和便于理解。再一方面，所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100識(shí)別目標(biāo)信號(hào)是否是基準(zhǔn)信號(hào)的反射信號(hào)時(shí)， 是根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)的每段預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)中成對(duì)出現(xiàn)的正脈沖和負(fù)脈沖之間存在較為明顯的電壓差值這個(gè)特點(diǎn)來(lái)利用積分電路進(jìn)行識(shí)別。當(dāng)然對(duì)于包含很多正脈沖和負(fù)脈沖的基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)講，并不嚴(yán)格要求每段預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)中正脈沖和負(fù)脈沖都是成對(duì)出現(xiàn)的，此點(diǎn)不應(yīng)當(dāng)成為制約本發(fā)明的保護(hù)范圍的理由。由于一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)包括若干個(gè)周期的脈沖信號(hào)是指幾十個(gè)或者幾百個(gè)，即便目標(biāo)信號(hào)中發(fā)生了一定程度的失真和變形，也不會(huì)對(duì)最終判斷結(jié)果造成大的影響，故所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100具有非常強(qiáng)的抗干擾能力。為了便于描述本發(fā)明的各個(gè)方面，下文將對(duì)所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100的各個(gè)模塊或者說(shuō)各個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)地描述。請(qǐng)參考圖2，其示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的信號(hào)產(chǎn)生模塊110的結(jié)構(gòu)方框圖。 所述信號(hào)產(chǎn)生模塊110包括脈沖信號(hào)生成模塊112、基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊114、采樣信號(hào)生成模塊116和判斷信號(hào)生成模塊118。所述采樣信號(hào)用于幫助所述信號(hào)識(shí)別模塊150對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行采樣，所述判斷信號(hào)用于幫助所述信號(hào)識(shí)別模塊150在合適的時(shí)刻判斷所述積分電路的輸出電壓值。所述脈沖信號(hào)生成模塊112生成一固定占空比的脈沖信號(hào)。所述固定占空比的脈沖信號(hào)的產(chǎn)生有很多種方法，比如可以利用一電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?，又或在一有源晶振?nèi)部加入整形電路以輸出脈沖，還可以利用環(huán)路振蕩器產(chǎn)生脈沖等等。在具體的實(shí)施例中，所述脈沖信號(hào)生成模塊112可以是環(huán)路振蕩器直接產(chǎn)生的是高頻信號(hào)，所述高頻信號(hào)的波形可以參考圖4中波形C所示。當(dāng)然，現(xiàn)有技術(shù)中用于產(chǎn)生固定占空比的脈沖信號(hào)的任何方法都可以采用。所述基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊114包括方波信號(hào)生成單元502和基準(zhǔn)信號(hào)生成單元504。 所述方波信號(hào)生成單元502用于將所述高頻信號(hào)分頻而產(chǎn)生方波信號(hào)，所述基準(zhǔn)信號(hào)生成單元504隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的所述方波信號(hào)以生成基準(zhǔn)信號(hào)。也即所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)包含若干段空閑信號(hào)和工作信號(hào)，所述空閑信號(hào)和工作信號(hào)互相隔開(kāi)，所述工作信號(hào)內(nèi)包括若干個(gè)周期的脈沖信號(hào)，一個(gè)周期的脈沖信號(hào)內(nèi)包括正脈沖和負(fù)脈沖。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，所述基準(zhǔn)信號(hào)的具體形式可以自由設(shè)定，也就是說(shuō)，所述基準(zhǔn)信號(hào)中間隔的每個(gè)預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)可以為等長(zhǎng)或不等長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度，間隔的每個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)也可以為等長(zhǎng)或不等長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度，但是在優(yōu)選地實(shí)施例中，所述預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)大于等于所述預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)。譬如，在一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖信號(hào)生成模塊112生成的是周期恒定為IOms的方波，所述基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊114每隔IOOms的空閑時(shí)長(zhǎng)采樣30ms的工作時(shí)長(zhǎng)的方波信號(hào)以生成基準(zhǔn)信號(hào)，如圖:3B所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖信號(hào)生成模塊112生成的是周期恒定為 8ms的方波，所述基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊114隔IOOms的空閑時(shí)長(zhǎng)采樣40ms的工作時(shí)長(zhǎng)的方波信號(hào)后，隔200ms的空閑時(shí)長(zhǎng)再采樣的工作時(shí)長(zhǎng)的方波信號(hào)；然后又隔IOOms的空閑時(shí)長(zhǎng)采樣40ms的工作時(shí)長(zhǎng)的方波信號(hào)后，隔200ms的空閑時(shí)長(zhǎng)再采樣的工作時(shí)長(zhǎng)的方波信號(hào)以形成基準(zhǔn)信號(hào)，如圖3C所示。所述基準(zhǔn)信號(hào)被產(chǎn)生后用于主動(dòng)式紅外探測(cè)裝置中調(diào)制紅外線，所述紅外線被物體反射并接收回主動(dòng)式紅外探測(cè)裝置后，將會(huì)發(fā)生一定的衰減、移相和被干擾，譬如電路器件的干擾因素，具體的接收到的目標(biāo)信號(hào)可能如圖4中所示信號(hào)B，(此處假設(shè)所述基準(zhǔn)信號(hào)采用的是圖4中所示信號(hào)A，圖4中所述信號(hào)A為圖;3B所示基準(zhǔn)信號(hào)的一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的波形示意)。為了能夠盡可能精確地采樣所述目標(biāo)信號(hào)。所述采樣信號(hào)生成模塊116用于生成采樣信號(hào)，所述采樣信號(hào)可以幫助所述信號(hào)識(shí)別模塊150從目標(biāo)信號(hào)中提取盡量有效的采樣點(diǎn)而減少衰減和干擾對(duì)采樣結(jié)果的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，所述采樣信號(hào)生成模塊116 根據(jù)所述高頻信號(hào)生成采樣信號(hào)，所述采樣信號(hào)內(nèi)的正脈沖對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖和/或負(fù)脈沖。由于所述高頻信號(hào)的周期為所述方波信號(hào)的周期的二分之一、四分之一、 八分之一或者十六分之一等，故所述采樣信號(hào)的正脈沖長(zhǎng)度也為所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖長(zhǎng)度的二分之一、四分之一、八分之一或者十六分之一等。比如在一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖信號(hào)是所述脈沖信號(hào)生成模塊112生成的方波信號(hào)，所述高頻信號(hào)的頻率為方波信號(hào)的頻率的八分之一，如圖4中所示信號(hào)C，而所述采樣信號(hào)根據(jù)所述高頻信號(hào)生成，所述采樣信號(hào)中的每個(gè)正脈沖都與所述基準(zhǔn)信號(hào)中的正脈沖和負(fù)脈沖對(duì)應(yīng)，如圖4中所示信號(hào)D。同理地，所述判斷信號(hào)生成模塊118與所述采樣信號(hào)生成模塊116類似，用于生成一個(gè)判斷信號(hào)，如圖4中所示信號(hào)E，所述判斷信號(hào)的每個(gè)正脈沖都與預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的末時(shí)刻對(duì)應(yīng)，可以略微靠后但是應(yīng)當(dāng)在下一次預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)來(lái)臨以前，比如所述判斷信號(hào)的時(shí)刻屬于區(qū)間(A，A+T)，所述A為每個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的末時(shí)刻，所述T為所述預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度。這是因?yàn)?，此時(shí)一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣點(diǎn)通常都已經(jīng)輸入給積分電路，可以認(rèn)為積分電路的輸出電壓值已經(jīng)累積到了合適的程度(實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)為幾十個(gè)或者幾百個(gè))。請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，其示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的信號(hào)識(shí)別模塊150的結(jié)構(gòu)方框圖。所述信號(hào)識(shí)別模塊150包括信號(hào)采樣模塊152、積分解碼模塊IM和解碼判斷模塊 156。所述信號(hào)采樣模塊152根據(jù)采樣信號(hào)采樣所述目標(biāo)信號(hào)以得到采樣點(diǎn)，具體地， 所述信號(hào)采樣模塊152在所述采樣信號(hào)為正脈沖時(shí)，采樣所述目標(biāo)信號(hào)以獲得一系列的采樣點(diǎn)，所述采樣點(diǎn)按照采樣順序依次包括奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)。由于所述采樣信號(hào)內(nèi)包括正脈沖，且所述采樣信號(hào)內(nèi)的正脈沖對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖和/或負(fù)脈沖。 此時(shí)得到的一系列的采樣點(diǎn)中，奇數(shù)采樣點(diǎn)恰好對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖，而偶數(shù)采樣點(diǎn)恰好對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的負(fù)脈沖。所述積分解碼模塊IM包括一積分電路，所述積分電路包括有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端接收所述奇數(shù)采樣點(diǎn)，另一個(gè)輸入端接收偶數(shù)采樣點(diǎn)。在本實(shí)施例中，所述積分電路可以為圖7所示的差分積分電路700。所述差分積分電路700包括兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述兩個(gè)輸入端包括正輸入端701和負(fù)輸入端702，其中正輸入端701接收對(duì)應(yīng)于正脈沖的采樣點(diǎn)，負(fù)輸入端702接收對(duì)應(yīng)于負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)。所述兩個(gè)輸出端包括第一輸出端707和第二輸出端704，所述正輸入端701通過(guò)第一電容Cl接地，所述負(fù)輸入端702通過(guò)第二電容C2接地，所述正輸入端701和第一輸出端703之間通過(guò)第三電容C3相連，所述負(fù)輸入端702和第二輸出端704之間通過(guò)第四電容C4相連。當(dāng)對(duì)應(yīng)于正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)以成對(duì)地方式分別輸入所述兩個(gè)輸入端時(shí)，所述正輸入端701將一個(gè)對(duì)應(yīng)于正脈沖的采樣點(diǎn)的電壓儲(chǔ)能在所述第一電容Cl，所述負(fù)輸入端702將一個(gè)對(duì)應(yīng)于正脈沖的采樣點(diǎn)的電壓儲(chǔ)能在所述第二電容C2，當(dāng)正輸入端701接收到的電壓值大于所述負(fù)輸出端702接收到的電壓值時(shí)，所述第一輸出端703放大輸出兩個(gè)電壓值的差值，并且將所述差值和所述第一電容Cl上的電壓累積在所述第三電容C3上，所述第二輸出端704放大輸出兩個(gè)電壓值的差值，并且將所述差值和所述第二電容C2上的電壓累積在所述第四電容C4上；具體表現(xiàn)為，隨著符合基準(zhǔn)信號(hào)特征的目標(biāo)信號(hào)的采樣點(diǎn)的輸入，所述第一輸出端703輸出的電壓值越來(lái)越高，所述第二輸出端704輸出的電壓值越來(lái)越低；最終，多對(duì)對(duì)應(yīng)于正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)輸入所述差分積分電路700后，所述第一輸出端703和第二輸出端704之間的電壓差值代表按照一定的放大倍率累積輸出的兩個(gè)輸入端的電壓差值的積分。所述解碼判斷模塊156判斷所述積分電路的輸出電壓值是否達(dá)到預(yù)定閥值，如果達(dá)到預(yù)定閥值，則判定所述目標(biāo)信號(hào)符合基準(zhǔn)信號(hào)的特征；如果未達(dá)到預(yù)定閥值，則判定所述目標(biāo)信號(hào)不符合基準(zhǔn)信號(hào)的特征。具體地，所述解碼判斷模塊156在所述判斷信號(hào)為正脈沖時(shí)，判斷所述積分電路的輸出電壓值是否達(dá)到預(yù)定閥值。此時(shí)，如果目標(biāo)信號(hào)是不包含所述基準(zhǔn)信號(hào)的雜亂信號(hào)， 比如類似于圖3D中所示的目標(biāo)信號(hào)，則所述差分積分電路700的兩個(gè)輸出端的電壓不會(huì)超過(guò)預(yù)定閥值，這是因?yàn)殡s亂信號(hào)中采樣的奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)之間并不存在固定的電壓差，故所述差分積分電路700即便是累積每對(duì)奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)之間的電壓差值，也不會(huì)超過(guò)預(yù)定閥值。而如果接收到的所述目標(biāo)信號(hào)為圖4中所示信號(hào)B，則所述差分積分電路700的兩個(gè)輸出端的電壓會(huì)超過(guò)預(yù)定閥值。這是因?yàn)閷?duì)于每對(duì)奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)之間都會(huì)存在電壓差值，即便有很少幾對(duì)奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)之間因?yàn)楦蓴_或者衰減等原因?qū)е虏淮嬖陔妷翰钪祷蛘叽嬖诤苄〉碾妷翰钪?，但是將所有奇?shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)之間的電壓差值累積起來(lái)后，仍然可以超過(guò)預(yù)定閥值。所以當(dāng)所述差分積分電路 700的輸出電壓值未達(dá)到預(yù)定閥值時(shí)，則判定所述目標(biāo)信號(hào)不符合基準(zhǔn)信號(hào)的特征；當(dāng)所述差分積分電路700的輸出電壓值達(dá)到預(yù)定閥值時(shí)，則判定所述目標(biāo)信號(hào)符合基準(zhǔn)信號(hào)的特征。此處所述的差分積分電路的輸出電壓值是指所述差分積分電路700的兩個(gè)輸出端之間的電壓差值。對(duì)于所述基準(zhǔn)信號(hào)中的每段預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行一次判斷，并在判斷信號(hào)過(guò)后的時(shí)間到下一次預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)來(lái)臨之前復(fù)位所述差分積分電路700，以便對(duì)下一次預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)對(duì)應(yīng)段的目標(biāo)信號(hào)重復(fù)上述判斷過(guò)程。以所述基準(zhǔn)信號(hào)為圖:3B所示的基準(zhǔn)信號(hào)B為例，所述基準(zhǔn)信號(hào)B其實(shí)是一個(gè)周期為(預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)+預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng))=130ms的周期信號(hào)，而對(duì)于所述基準(zhǔn)信號(hào)B的每個(gè)周期，所述解碼判斷模塊156都會(huì)判斷一次是否探測(cè)到物體，當(dāng)探測(cè)到物體時(shí)，可以通過(guò)所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100外部包括的判斷結(jié)果輸出端子輸出相應(yīng)的信號(hào)，比方說(shuō)高電平信號(hào)。由于所述130ms的周期長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)人的感覺(jué)來(lái)說(shuō)是非常短暫的，故而所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100的判斷結(jié)果對(duì)于人的感覺(jué)來(lái)說(shuō)與傳統(tǒng)的一直發(fā)射有效基準(zhǔn)信號(hào)的主動(dòng)式紅外探測(cè)裝置并無(wú)差別。故本發(fā)明所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)100在擁有不輸于現(xiàn)有主動(dòng)式紅外探測(cè)裝置的探測(cè)效果的性能下，具有較低的功耗，在具體的實(shí)施例中，所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100可以通過(guò)普通的四節(jié)AAA干電池供電，而能夠持續(xù)使用兩年之久，當(dāng)然也可以選擇將居民用電變壓轉(zhuǎn)換為直流電源供電。同時(shí)，所述紅外探測(cè)系統(tǒng)100將大部分部件都集成與一塊系統(tǒng)之內(nèi)，集成度較高導(dǎo)致安裝使用非常簡(jiǎn)單，并且占用空間較小，在類似與衛(wèi)浴、保險(xiǎn)柜之類的應(yīng)用中，能夠取得良好的效果。其中所述紅外發(fā)射模塊可以連接紅外發(fā)光二極管和所述紅外接收模塊可以連接紅外接收二極管，所述紅外發(fā)光二極管和紅外接收二極管按照紅外反射或者紅外對(duì)射的方位安置，并在紅外對(duì)射方式安置時(shí)，判斷策略正好相反。因?yàn)檫@是本領(lǐng)域技術(shù)人員易于思及的內(nèi)容，本文不再累述。上述說(shuō)明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。 相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于所述具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，其包括信號(hào)產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生一基準(zhǔn)信號(hào)，所述基準(zhǔn)信號(hào)隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)包含預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的固定占空比的脈沖信號(hào)；紅外發(fā)射模塊，利用所述基準(zhǔn)信號(hào)激勵(lì)紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外線；紅外接收模塊，利用紅外接收二極管接收紅外線以獲得目標(biāo)信號(hào)；接收放大模塊，放大所述目標(biāo)信號(hào)；和信號(hào)識(shí)別模塊，每隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的所述目標(biāo)信號(hào)以獲得一系列采樣點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)每個(gè)正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)每個(gè)負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)分別輸入積分電路，然后判斷所述積分電路的輸出電壓值是否超過(guò)預(yù)定閥值，當(dāng)超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，輸出代表判定探測(cè)到物體的判斷結(jié)果，當(dāng)未超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，輸出代表未探測(cè)到物體的判斷結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊包括脈沖信號(hào)生成模塊和基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊，脈沖信號(hào)生成模塊，生成一固定占空比的脈沖信號(hào)；和基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊，隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的所述脈沖信號(hào)以生成基準(zhǔn)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)信號(hào)生成模塊包括方波信號(hào)生成單元和基準(zhǔn)信號(hào)生成單元，所述方波信號(hào)生成單元將高頻的所述脈沖信號(hào)分頻為低頻的方波信號(hào)；和所述基準(zhǔn)信號(hào)生成單元隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的所述方波信號(hào)以生成基準(zhǔn)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊還包括采樣信號(hào)生成模塊，所述采樣信號(hào)生成模塊生成采樣信號(hào)，所述采樣信號(hào)內(nèi)包括正脈沖，且所述采樣信號(hào)內(nèi)的正脈沖對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖和/或負(fù)脈沖，所述采樣信號(hào)內(nèi)的正脈沖長(zhǎng)度小于或等于基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)的正脈沖和/或負(fù)脈沖長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)生成模塊還包括判斷信號(hào)生成模塊，所述判斷信號(hào)生成模塊生成判斷信號(hào)，所述判斷信號(hào)內(nèi)包括正脈沖，所述判斷信號(hào)內(nèi)的正脈沖對(duì)應(yīng)時(shí)刻屬于區(qū)間(A，A+T)，所述A為每個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的末時(shí)刻，所述 T為所述預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)識(shí)別模塊包括信號(hào)采樣模塊、積分解碼模塊和解碼判斷模塊，信號(hào)采樣模塊，根據(jù)采樣信號(hào)采樣所述目標(biāo)信號(hào)得到采樣點(diǎn)，所述采樣點(diǎn)按照采樣順序依次包括奇數(shù)采樣點(diǎn)和偶數(shù)采樣點(diǎn)；積分解碼模塊，包括一積分電路，所述積分電路包括有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端接收所述奇數(shù)采樣點(diǎn)，另一個(gè)輸入端接收偶數(shù)采樣點(diǎn)；和解碼判斷模塊，判斷所述積分電路的輸出電壓值是否達(dá)到預(yù)定閥值，如果達(dá)到預(yù)定閥值，則判定探測(cè)到物體；如果未達(dá)到預(yù)定閥值，則判定未探測(cè)到物體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采樣模塊根據(jù)采樣信號(hào)采樣所述目標(biāo)信號(hào)包括在所述采樣信號(hào)為正脈沖時(shí)，采樣所述目標(biāo)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述解碼判斷模塊在所述判斷信號(hào)為正脈沖時(shí)，判斷所述積分電路的輸出電壓值是否達(dá)到預(yù)定閥值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述積分電路為差分積分電路， 所述差分積分電路包括兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸出電壓值為兩個(gè)輸出端的電壓差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外發(fā)射模塊連接紅外發(fā)光二極管和所述紅外接收模塊連接紅外接收二極管，所述紅外發(fā)光二極管和紅外接收二極管按照紅外反射或者紅外對(duì)射的方位安置，當(dāng)采用紅外對(duì)射方位安置時(shí)，所述信號(hào)識(shí)別模塊在所述積分電路的輸出電壓值未超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，判定探測(cè)到物體。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種紅外探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號(hào)產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生一基準(zhǔn)信號(hào)，所述基準(zhǔn)信號(hào)隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)包含預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)的固定占空比的脈沖信號(hào)；紅外發(fā)射模塊，利用所述基準(zhǔn)信號(hào)激勵(lì)紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外線；紅外接收模塊，利用紅外接收二極管接收紅外線以獲得目標(biāo)信號(hào)；接收放大模塊，放大所述目標(biāo)信號(hào)；和信號(hào)識(shí)別模塊，每隔預(yù)定空閑時(shí)長(zhǎng)采樣一個(gè)預(yù)定工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的所述目標(biāo)信號(hào)以獲得一系列采樣點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)于所述脈沖信號(hào)內(nèi)每個(gè)周期內(nèi)正脈沖的采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于所述脈沖信號(hào)內(nèi)每個(gè)周期內(nèi)負(fù)脈沖的采樣點(diǎn)分別輸入積分電路，然后判斷所述積分電路的輸出電壓值是否超過(guò)預(yù)定閥值，當(dāng)超過(guò)預(yù)定閥值時(shí)，判定探測(cè)到物體并輸出判斷結(jié)果。
文檔編號(hào)G01V8/10GK102253421SQ20111009782
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者馮向光, 孫海, 顧奇龍 申請(qǐng)人:無(wú)錫輻導(dǎo)微電子有限公司