專利名稱：一種提高測距精度的超聲波電路系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本方明涉及超聲波測距領域，更具體涉及一種能夠提高超聲波測距精度的超聲波電路系統(tǒng)。
背景技術：
對于超聲波測距系統(tǒng)而言，希望檢測到的回波是限于某一特定頻率范圍內(nèi)的，通過實際測試發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的超聲波測距系統(tǒng)中超聲波遇到障礙物返回后所產(chǎn)生的回波電壓信號大多數(shù)類似于正弦信號，由于該正弦信號對應于其正負半周期而同時包括有正負電壓信號，通常這種正弦信號具有mV級別，需經(jīng)過后續(xù)的放大電路和比較器對其進行轉(zhuǎn)換處理， 因此在經(jīng)過后面放大電路對該mV正弦信號進行放大并送到比較器時，由于比較器的參考電壓通常都是正信號，所以只有當比較器的輸入信號為正且大于比較器的參考電壓時，比較器才會輸出為高電平，因此該正弦信號中的負信號在經(jīng)過放大電路并送入到比較器與比較器的參考電壓比較時不會產(chǎn)生高電平，導致此時檢測不到該超聲波正弦回波信號中的負信號及其所反應的測距信息，嚴重的影響了超聲波的測距精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述技術問題而提出一種能夠提高測量距離精度的超聲波電路，通過該電路中的檢測電路部分對超聲波回波正弦信號中的負信號進行絕對值變換，以使超聲波的回波信號均轉(zhuǎn)換為正信號，然后再進行對應的放大比較，使得對超聲波回波信號的檢測更精密并進一步提高超聲波測距精度，同時通過對超聲波的回波正弦信號進行全正轉(zhuǎn)換的整流處理后，可使信號的頻率增加一倍，頻率的提高更容易設計濾波電路，更利于對超聲波回波進行選頻以及信號處理。本發(fā)明的技術方案如下
一種超聲波測距電路系統(tǒng)，包括驅(qū)動電路、超聲波探頭、返回信號檢測電路和單片機， 其中單片機為驅(qū)動電路提供啟動信號，驅(qū)動電路的輸出端連接于超聲波探頭，超聲波探頭的返回探測信號輸出至返回信號檢測電路，返回信號檢測電路的輸出端連接于單片機，其特征在于，所述的返回信號檢測電路能夠?qū)Ψ祷靥綔y信號進行整流處理，將其中的負信號成分全部轉(zhuǎn)換為正信號。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的驅(qū)動電路包括推挽電路和脈沖變壓器，推挽電路的輸入端連接于單片機的啟動信號輸出端，推挽電路的輸出端連接于脈沖變壓器，該脈沖變壓器的輸出級連接于超聲波探頭。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的返回信號檢測電路包括絕對值變換器、帶通濾波放大器和比較器，超聲波探頭的返回探測信號輸出至絕對值變換器，絕對值變換器的輸出信號依次通過帶通濾波放大器和比較器，比較器的輸出端連接于單片機，且通過所述絕對值變換器實現(xiàn)對返回探測信號的全正整流變換。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，其中所述的超聲波探頭為收發(fā)一體式超聲波探頭，其所產(chǎn)生的返回探測信號近似為正弦波信號，所述的絕對值變換器將該正弦波信號轉(zhuǎn)換為頻率加倍的全正信號。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，其中所述的推挽電路由PNP三極管Ql-B與 NPN 三極管 Ql-A、02和電阻町2、! 16、1 17、1 18、1 19、1 20、1 21、1 22 組成，三極管 Ql-B 的發(fā)射極連接電壓源VCC，三極管Ql-B的集電極通過電阻R12連接于三極管Ql-A的集電極，且于三極管Ql-B的集電極和電阻R12間引出推挽電路的輸出端，電阻R18、R16、R17、R19依次串聯(lián)組成分壓電路，電阻R18—個引腳接電壓源VCC，另一個引腳同時接電阻R16和三極管Ql-B的基極，三極管Ql-A的發(fā)射極接地，電阻R16的另一個引腳同時連接于電阻R17、 三極管Q2的集電極和電阻R22，電阻R22的另一個引腳連接電壓源VCC，電阻R17的另一個引腳連接電阻R19和三極管Ql-A的基極，電阻R19另一個引腳接地，三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極連接于電阻R20和R21，電阻R21的另一個引腳接地，電阻R20的另一個引腳作為推挽電路的輸入端；所述脈沖變壓器輸入級的一端連接于推挽電路的輸出端， 另一端接地。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，在所述推挽電路的輸出端與脈沖變壓器之間連接有隔直電容。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的超聲波探頭的兩端進一步并聯(lián)有溫度補償電容和吸收二極管，所述超聲波探頭的一端接地，另一端作為其輸出端而連接于絕對值變換器。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，其中所述的絕對值變換器由電阻R9、R10、 Rll以及二極管D3、D2和運放IC5-C、IC5-D組成，超聲波探頭的返回探測信號輸入至運放 IC5-C的正向輸入端,二極管D3的陽極和電阻RlO的一端均連接于運放IC5-C的反相輸入端，電阻RlO的另一端連接于電阻R9和運放IC5-D的反相輸入端，電阻R9的另一端連接于運放IC5-D的輸出端，運放IC5-D的正相輸入端連接于電阻Rll和二極管D2的陰極，二極管D2的陽極和二極管D3的陰極均連接于運放IC5-C的輸出端，電阻Rll的另一端接地。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，其中所述絕對值變換器的具體工作過程如下當運放IC5-C的正向輸入端輸入返回探測信號中的正信號時，運放IC5-C輸出為高，二極管D2導通、二極管D3截止,運放IC5-C的輸出端施加于運放IC5-D的正向輸入端,運放 IC5-D形成比較器輸出為高；當運放IC5-C的正向輸入端輸入返回探測信號中的負信號時， 運放IC5-C輸出為負，二極管D2截止、二極管D3導通，運放IC5-C作用是跟隨器，將輸入信號跟隨后施加于運放IC5-D的反向輸入端,運放IC5-D此時形成增益放大電路,輸出為高。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的帶通濾波放大器由電阻Rl、R5、R2、 R3、R4、電容Cl、C2和運放IC5-A組成，用于對絕對值變換器輸出的全正信號進行濾波和放大處理，其中電阻Rl —端連接于絕對值變換器的輸出端，另一端連接于電容Cl、C2和電阻 R5，電容Cl的另一端接地，電容C2的另一端連接于電阻R2和運放IC5-A的正向輸入端，電阻R2的另一端接地，電阻R5的另一端連接于運放IC5-A的輸出端，運放IC5-A的反向輸入端連接于電阻R4和R3，電阻R4的另一端接地，電阻R3的另一端連接于運放IC5-A的輸出端。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，其中電阻Rl和電容Cl組成低通濾波器，電容C2和電阻R2組成高通濾波器，電阻R5和運放IC5-A組成有源反饋，電阻R3、R4和運放IC5-A組成放大電路。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的比較器由電阻R7、R8和運放IC5-B 組成，用于將包絡信號處理為標準的方波信號并輸出至單片機，其中所述帶通放大濾波器的輸出信號通過一電阻而輸入至運放IC5-B的正向輸入端,運放IC5-B的反向輸入端連接于電阻R7和R8，電阻R8的另一端接地，電阻R7的另一端接電源VCC，通過調(diào)節(jié)電阻R7和 R8的值而設置比較器的門限值。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述運放IC5-A、IC5-B、IC5-C和IC5-D為同一個運放封裝中的四個單獨運放。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的單片機采用8位單片機，具有中斷加定時計數(shù)模式，通過計算超聲波發(fā)射信號和返回信號之間的時間間隔來實現(xiàn)距離測量。進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的電路系統(tǒng)，所述的單片機型號為MC9S08SG4，當其停止向推挽電路發(fā)射啟動信號時立即開始計時，直到該單片機接收到比較器輸入的返回探測信號時停止記時，根據(jù)該時間間隔并結(jié)合超聲波的傳播速度來計算障礙物的距離。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
I、通過對超聲波回波正弦信號中的負信號進行絕對值變換，進一步提高了對超聲波回波信號的檢測精度和超聲波測距精度。2、通過本發(fā)明檢測電路的整流處理使超聲波返回信號的頻率增加一倍，頻率的提高更容易設計濾波電路，更利于對超聲波回波進行選頻以及信號處理。


圖I為本發(fā)明所述超聲波測距系統(tǒng)的結(jié)構框圖2為本發(fā)明所述超聲波測距系統(tǒng)的電路結(jié)構圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細的描述，但并不限制于此
如附圖I所示，本發(fā)明提供的超聲波電路主要包括推挽電路、脈沖變壓器Tl、收發(fā)一體的超聲波探頭UTS、絕對值變換器、帶通濾波放大器、比較器和單片機，其中推挽電路的輸出端連接于脈沖變壓器Tl，用于將電壓源VCC的電壓變?yōu)槊}沖電壓施加于脈沖變壓器Tl， 脈沖變壓器Tl輸出級連接于超聲波探頭UTS,用于向其提供發(fā)射超聲波的驅(qū)動脈沖電壓， 超聲波探頭UTS的返回探測信號輸出至精密絕對值變換器，通過該絕對值變換器對mV級別的返回信號進行整流處理，絕對值變換器的處理信號輸出至帶通濾波放大器以對其進行濾波、放大，最后該濾波放大后的信號被比較器轉(zhuǎn)換為標準的方波信號輸出至單片機。本發(fā)明中的推挽電路主要由Q1、Q2、R12、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22 組成， 如附圖2所示，Ql包括Ql-A和Ql-Β，其為一對NPN、PNP三極管，采用同體封裝，優(yōu)點在于能夠確保三極管參數(shù)有同向偏差，參數(shù)差異性一致性較好，其中Ql-B的發(fā)射極連接VCC，Q1-B 集電極連接R12，同時連接隔直電容C4，Ql-B集電極通過電阻R12連接于Ql-A的集電極， Ql-B的基極連接于串聯(lián)電阻R18和R16之間。Q1-A的發(fā)射極接地。電阻R18、R16、R17、 R19依次串聯(lián)組成分壓電路，R18 一個弓I腳接VCC，另一個弓I腳接R16同時連接Ql-B的基極， R16另一個引腳連接R17同時連接于Q2的集電極和R22，R22的另一個引腳連接VCC。R17的另一個引腳連接R19和Ql-A的基極；R19另一個引腳接地。Q2的發(fā)射極接地。電阻R20 一個引腳接單片機U2的控制引腳PWM_IN，另一個引腳接Q2的基極和電阻R21，R21的另一個引腳接地。電阻R18和R16、R17、R19的分壓值用于對Ql-B的基極電壓偏置，電阻R18、 R16、R17和R19的分壓值用于對Ql-A的基極電壓偏置。其中上述隔直電容C4的另一端連接超聲波探頭驅(qū)動用的脈沖變壓器Tl，上述推挽電路將VCC電壓變?yōu)槊}沖電壓并經(jīng)隔直電容C4而施加于脈沖變壓器Tl上，該隔直電容C4的作用有二，首先是用于隔離直流，達到隔直通交的作用，即通過脈沖電壓同時隔離直流電流，因為輸入太大直流電流容易導致脈沖變壓器磁芯飽和，其次是當推挽電路中Ql-B出現(xiàn)故障后，防止VCC直接短路，R12用于控制推挽電路交越導通時的電流。本發(fā)明中的變壓器Tl為脈沖變壓器，通過Tl驅(qū)動超聲波探頭UTS發(fā)射超聲波，即該脈沖變壓器Tl直接輸出超聲波探頭UTS的激勵信號，實現(xiàn)電能向機械能的轉(zhuǎn)變，具體的脈沖變壓器Tl將推挽電路側(cè)初級線圈的電壓抬高之后，加到UTS兩端，峰峰值在100V左右，進而可以使得UTS達到諧振狀態(tài)，開始發(fā)射超聲波，從而實現(xiàn)距離測量。連接于變壓器 Tl次級輸出端的超聲波探頭UTS為收發(fā)一體形式的超聲波探頭，該探頭能夠發(fā)射超聲波， 并且當超聲波在遇到障礙物之后反射到該超聲波探頭UTS上時能夠產(chǎn)生返回探測信號，且經(jīng)過仿真和實際測試發(fā)現(xiàn)，返回到該超聲波探頭UTS上的探測信號為近似正弦波的電壓信號，如附圖2所示該超聲波探頭UTS的兩端連接于變壓器Tl的輸出級兩端，該超聲波探頭 UTS有正負之分，UTS的正極連接變壓器的副邊同名端，UTS的負極連接變壓器副邊的另一端，該端同時接地。另有電容C3和二極管Dl均并聯(lián)在超聲波探頭UTS的兩端，其中電容C3 為溫度補償電容，用于對系統(tǒng)進行溫度補償使用，Dl為衰減反向電壓二極管，在Tl輸出由正變?yōu)樨摰臅r候，變壓器附邊會感應方向電動勢，為了讓UTS及時響應下一個周期的正脈沖信號，Dl用于對變壓器Tl負邊產(chǎn)生的反向電動勢進行衰減。上述超聲波探頭產(chǎn)生的近似正弦波的返回探測信號輸出至精密絕對值變換器，該絕對值變換器能夠?qū)⒄倚盘栔械呢撔盘栟D(zhuǎn)換為正信號，從而將返回正弦信號轉(zhuǎn)換為頻率加倍的全正信號，因此該絕對值變換器實際上是一種半波整流電路，優(yōu)選的如附圖2所示， 該絕對值變換器由電阻R9、RIO、Rll以及二極管D3、D2和運放IC5-C、IC5-D組成，其具體連接關系是超聲波探頭UTS的返回探測信號輸入至運放IC5-C的正向輸入端，二極管D3 的陽極和電阻RlO的一端均連接于IC5-C的反相輸入端；電阻RlO的另一端連接于電阻R9 和IC5-D的反相輸入端，電阻R9的另一端連接于IC5-D的輸出端；IC5_D的正相輸入端連接于電阻Rll和二極管D2的陰極；二極管D2的陽極和二極管D3的陰極均連接于IC5-C的輸出端，電阻Rll的另一端接地。上述電阻RlO作用于運放的反相輸入端，用于限流，電阻 R9并聯(lián)于運放IC5-D的反相輸入端與輸出端，用于引入負反饋，電阻Rll為補償電阻，以保證運放輸入級差分放大電路的對稱性。該絕對值變換器的具體工作過程如下由于超聲波探頭的回波信號直接進入IC5-C的引腳(+)(即正向輸入端，下同)，因此當IC5-C引腳(+) 的輸入信號為正時，即對應于超聲波正弦回波中電壓信號為正的正半周期時，IC5-C輸出為高，D2導通，D3截止，IC5-C的輸出端施加于IC5-D引腳( + )，IC5-D形成比較器輸出為高； 當IC5-C引腳(+)的輸入信號為負時，即對應于超聲波正弦回波中電壓信號為負的負半周期時，IC5-C輸出為負，D2截至，D3導通，IC5-C作用是跟隨器，將輸入信號跟隨后施加于 IC5-D反向引腳(-)，IC5-D此時形成增益放大電路，輸出為高。因此無論超聲波回波的電壓信號是正還是負，在經(jīng)過由IC5-C、D3、D2、和R9、R10、R11以及IC5-D連接組成的精密絕對值變換器之后，均可實現(xiàn)將mV級別的超聲波回波的正負電壓信號都轉(zhuǎn)換為正信號，也即實現(xiàn)mV級別信號的精密整流處理，以便于后續(xù)的比較處理。上述精密絕對值變換器變換后的全正信號輸出至二階壓控帶通濾波放大器，該二階壓控帶通濾波放大器由電阻Rl、R5、R2、R3、R4、電容Cl、C2和運放IC5-A組成，用于對絕對值變換器輸出的全正信號進行濾波和放大處理，其中電阻Rl —端連接于絕對值變換器的輸出端，另一端連接于電容C1、C2和電阻R5，電容Cl的另一端同絕對值變換器中的電阻 Rll連接并接地，電容C2的另一端連接于電阻R2和運放IC5-A的正向輸入端，電阻R2的另一端接地，電阻R5的另一端連接于IC5-A的輸出端，IC5-A的反向輸入端連接于電阻R4和 R3，電阻R4的另一端接地，電阻R3的另一端連接于IC5-A的輸出端，其中Rl和Cl組成低通濾波器，同時決定帶通濾波器的中心頻率，C2和R2組成高通濾波器，R5和IC5-A組成有源反饋，R3、R4和IC5-A組成放大電路，放大倍數(shù)為(1+ R3/R4)，實現(xiàn)對帶通信號的增益放大。該帶通濾波器的輸出端通過電阻R6而連接于比較器，該比較器由電阻R7、R8和 IC5-B組成，其中帶通濾波器的輸出信號通過電阻R6而輸入至IC5-B的正向輸入端，IC5-B 的反向輸入端連接于電阻R7和R8，電阻R8的另一端接地，電阻R7的另一端接電源VCC，其中通過調(diào)節(jié)R7和R8的值而設置比較器的門限值，當輸入信號超出門限值時，輸出為高；當信號低于門限值時，輸出為低，從而將前級處理的超聲波包絡信號處理為標準的方波信號并輸出至單片機U2的第7腳，進一步的通過調(diào)節(jié)R7和R8的比值也可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的測量距離，且R7、R8和IC5-B同時組成了對信號進行進一步放大處理的增益放大電路。上述IC5采用高速放大器，IC5-A、IC5_B、IC5-C和IC5-D最好為同一個運放封裝中的四個單獨運放，其中附圖2中的IC5-E部分即給出了這些運放的電源和地的使用配置圖。經(jīng)過比較器比較之后將超聲波探頭的返回探測信號最終轉(zhuǎn)換為PWM方波信號，該信號最后輸入單片機U2中，進一步通過該單片機進行測距計算，本發(fā)明中的單片機可以采用8位單片機及其他微處理器，采用中斷加定時計數(shù)模式，通過計算發(fā)射信號和返回信號之間的時間實現(xiàn)距離轉(zhuǎn)換。本發(fā)明實例中采用飛思卡爾的單片機，該單片機U2的型號為 MC9S08SG4，如附圖2所示其第8引腳的控制信號輸出端PWM_IN連接于推挽電路的輸入端， 所述超聲波返回信號檢測電路的輸出端連接于單片機U2的第7腳，具體的本發(fā)明的測距工作原理為首先是單片機U2通過其PWM_IN端向推挽電路輸出周期性的脈沖串，頻率與超聲波探頭的中心頻率一致，該脈沖串經(jīng)過變壓器Tl放大后激勵超聲波探頭UTS，使得超聲波探頭UTS產(chǎn)生諧振并將超聲波發(fā)射出去，于此同時該單片機U2開始計時。當超聲波發(fā)射出去遇到障礙物之后會反射到超聲波探頭上，并基于該返回超聲波而產(chǎn)生一正弦電壓探測信號，該探測信號經(jīng)過上述絕對值變換器、帶通濾波器以及比較器處理后輸出至單片機U2 的第7腳，當單片機接收到該信號時停止計時，此時算出超聲波在傳輸過程中的時間(上述開始、結(jié)束計時點間的時間差)，根據(jù)公式vt/2即可計算障礙物的距離，V是聲音在空氣中的傳輸速度，t是單片機U2的上述計時時間，也就是超聲波在傳輸過程中的時間，由于聲音傳輸速度和溫度有關，因此通常需要單片機在軟件中進行算法處理以提高測量距離的精度。通常超聲波測的距離越遠，那么返回的回波衰減便會越嚴重，經(jīng)過測試，超聲波回波經(jīng)過UTS產(chǎn)生的電壓信號最低可以是mv級別信號，因此需要對其進行放大與上述變換處理。以上僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述，并不將本發(fā)明的技術方案限制于此，本領域技術人員在本發(fā)明的主要技術構思的基礎上所作的任何公知變形都屬于本發(fā)明所要保護的技術范疇，如上所述本發(fā)明的技術發(fā)明點是將超聲波探頭UTS返回的正弦探測信號在進行放大比較處理前先進行整流處理，將其轉(zhuǎn)換為全正的信號以提高測距精度，盡管上述實施例將這種整流功能通過一具體的絕對值變換電路來實現(xiàn)，但本發(fā)明的技術方案并不限于這些具體的電路結(jié)構，也就是說本領域技術人員也能夠采用其他的絕對值變換電路或整流電路結(jié)構對超聲波探頭的正弦信號進行全正變換，這些都屬于本發(fā)明的技術范疇，另外本發(fā)明中的推挽電路也可使用本領域熟知的其他驅(qū)動脈沖產(chǎn)生電路結(jié)構，這并不影響本發(fā)明技術方案的實施，又如帶通濾波器以及比較器也可選擇本領域熟知的其他濾波放大結(jié)構和比較裝置，等等這些都屬于本發(fā)明的技術范疇，本發(fā)明具體的保護范圍以權利要求書的記載為準。
權利要求
1.一種超聲波測距電路系統(tǒng)，包括驅(qū)動電路、超聲波探頭、返回信號檢測電路和單片機，其中單片機為驅(qū)動電路提供啟動信號，驅(qū)動電路的輸出端連接于超聲波探頭，超聲波探頭的返回探測信號輸出至返回信號檢測電路，返回信號檢測電路的輸出端連接于單片機， 其特征在于，所述的返回信號檢測電路能夠?qū)Ψ祷靥綔y信號進行整流處理，將其中的負信號成分全部轉(zhuǎn)換為正信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的驅(qū)動電路包括推挽電路和脈沖變壓器，推挽電路的輸入端連接于單片機的啟動信號輸出端，推挽電路的輸出端連接于脈沖變壓器，該脈沖變壓器的輸出級連接于超聲波探頭。
3.根據(jù)權利要求2所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的返回信號檢測電路包括絕對值變換器、帶通濾波放大器和比較器，超聲波探頭的返回探測信號輸出至絕對值變換器，絕對值變換器的輸出信號依次通過帶通濾波放大器和比較器，比較器的輸出端連接于單片機，且通過所述絕對值變換器實現(xiàn)對返回探測信號的全正整流變換。
4.根據(jù)權利要求3所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，其中所述的超聲波探頭為收發(fā)一體式超聲波探頭，其所產(chǎn)生的返回探測信號近似為正弦波信號，所述的絕對值變換器將該正弦波信號轉(zhuǎn)換為頻率加倍的全正信號。
5.根據(jù)權利要求2-4任一項所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，其中所述的推挽電路由PNP 三極管 Ql-B 與 NPN 三極管 Ql-A、Q2 和電阻 R12、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22 組成， 三極管Ql-B的發(fā)射極連接電壓源VCC，三極管Ql-B的集電極通過電阻R12連接于三極管 Ql-A的集電極，且于三極管Ql-B的集電極和電阻R12間引出推挽電路的輸出端，電阻R18、 R16、R17、R19依次串聯(lián)組成分壓電路，電阻R18 —個弓I腳接電壓源VCC，另一個弓丨腳同時接電阻R16和三極管Ql-B的基極，三極管Ql-A的發(fā)射極接地，電阻R16的另一個引腳同時連接于電阻Rl7、三極管Q2的集電極和電阻R22，電阻R22的另一個引腳連接電壓源VCC，電阻 R17的另一個引腳連接電阻R19和三極管Ql-A的基極，電阻R19另一個引腳接地，三極管 Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極連接于電阻R20和R21，電阻R21的另一個引腳接地，電阻R20的另一個引腳作為推挽電路的輸入端；所述脈沖變壓器輸入級的一端連接于推挽電路的輸出端，另一端接地。
6.根據(jù)權利要求5所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，在所述推挽電路的輸出端與脈沖變壓器之間連接有隔直電容。
7.根據(jù)權利要求6所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的超聲波探頭的兩端進一步并聯(lián)有溫度補償電容和吸收二極管，所述超聲波探頭的一端接地，另一端作為其輸出端而連接于絕對值變換器。
8.根據(jù)權利要求3-7任一項所述的檢測電路，其特征在于，其中所述的絕對值變換器由電阻R9、R10、R11以及二極管D3、D2和運放IC5-C、IC5-D組成，超聲波探頭的返回探測信號輸入至運放IC5-C的正向輸入端,二極管D3的陽極和電阻RlO的一端均連接于運放 IC5-C的反相輸入端，電阻RlO的另一端連接于電阻R9和運放IC5-D的反相輸入端，電阻 R9的另一端連接于運放IC5-D的輸出端，運放IC5-D的正相輸入端連接于電阻Rll和二極管D2的陰極，二極管D2的陽極和二極管D3的陰極均連接于運放IC5-C的輸出端，電阻Rll 的另一端接地。
9.根據(jù)權利要求8所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，其中所述絕對值變換器的具體工作過程如下當運放IC5-C的正向輸入端輸入返回探測信號中的正信號時，運放IC5-C輸出為高，二極管D2導通、二極管D3截止，運放IC5-C的輸出端施加于運放IC5-D的正向輸入端， 運放IC5-D形成比較器輸出為高；當運放IC5-C的正向輸入端輸入返回探測信號中的負信號時，運放IC5-C輸出為負，二極管D2截止、二極管D3導通，運放IC5-C作用是跟隨器，將輸入信號跟隨后施加于運放IC5-D的反向輸入端,運放IC5-D此時形成增益放大電路,輸出為聞。
10.根據(jù)權利要求3-9任一項所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的帶通濾波放大器由電阻Rl、R5、R2、R3、R4、電容Cl、C2和運放IC5-A組成，用于對絕對值變換器輸出的全正信號進行濾波和放大處理，其中電阻Rl —端連接于絕對值變換器的輸出端，另一端連接于電容Cl、C2和電阻R5，電容Cl的另一端接地，電容C2的另一端連接于電阻R2和運放IC5-A 的正向輸入端，電阻R2的另一端接地，電阻R5的另一端連接于運放IC5-A的輸出端，運放 IC5-A的反向輸入端連接于電阻R4和R3，電阻R4的另一端接地，電阻R3的另一端連接于運放IC5-A的輸出端。
11.根據(jù)權利要求10所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，其中電阻Rl和電容Cl組成低通濾波器，電容C2和電阻R2組成高通濾波器，電阻R5和運放IC5-A組成有源反饋，電阻R3、R4 和運放IC5-A組成放大電路。
12.根據(jù)權利要求3-11任一項所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的比較器由電阻R7、 R8和運放IC5-B組成，用于將包絡信號處理為標準的方波信號并輸出至單片機，其中所述帶通放大濾波器的輸出信號通過一電阻而輸入至運放IC5-B的正向輸入端,運放IC5-B的反向輸入端連接于電阻R7和R8，電阻R8的另一端接地，電阻R7的另一端接電源VCC，通過調(diào)節(jié)電阻R7和R8的值而設置比較器的門限值。
13.根據(jù)權利要求12所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述運放IC5-A、IC5-B、IC5-C和 IC5-D為同一個運放封裝中的四個單獨運放。
14.根據(jù)權利要求1-13任一項所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的單片機采用8位單片機，具有中斷加定時計數(shù)模式，通過計算超聲波發(fā)射信號和返回信號之間的時間間隔來實現(xiàn)距離測量。
15.根據(jù)權利要求14所述的電路系統(tǒng)，其特征在于，所述的單片機型號為MC9S08SG4， 當其停止向推挽電路發(fā)射啟動信號時立即開始計時，直到該單片機接收到比較器輸入的返回探測信號時停止記時，根據(jù)該時間間隔并結(jié)合超聲波的傳播速度來計算障礙物的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波測距電路系統(tǒng)，包括驅(qū)動電路、超聲波探頭、返回信號檢測電路和單片機，其中單片機為驅(qū)動電路提供啟動信號，驅(qū)動電路的輸出端連接于超聲波探頭，超聲波探頭的返回探測信號輸出至返回信號檢測電路，返回信號檢測電路的輸出端連接于單片機，所述的返回信號檢測電路能夠?qū)Ψ祷靥綔y信號進行整流處理，將其中的負信號成分全部轉(zhuǎn)換為正信號，通過這種轉(zhuǎn)換使得對超聲波回波信號的檢測更精密并進一步提高了超聲波測距精度，同時通過對超聲波的回波正弦信號進行全正轉(zhuǎn)換也使其頻率增加一倍，從而更利于對超聲波回波進行選頻以及信號處理。
文檔編號G01S7/52GK102590805SQ20121005630
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權日2012年3月6日
發(fā)明者周勇, 朱得亞, 鄧飛賀 申請人:奇瑞汽車股份有限公司