一種雷達測距系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雷達測距系統(tǒng)。其技術(shù)方案是：單片機模塊(2)與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(1)連接，單片機模塊(2)與顯示模塊(3)連接，單片機模塊(2)與串行通信接口(4)連接，單片機模塊(2)與差頻信號調(diào)理模塊(5)連接，調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(1)與微波傳感器接口(6)連接，微波傳感器接口(6)與差頻信號調(diào)理模塊(5)連接；單片機模塊(2)中裝有測距控制軟件。本發(fā)明通過測距控制軟件對硬件進行控制，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、測量精度高和快速響應(yīng)的特點，適合作為手持式的測量設(shè)備使用，也可以嵌入到大型自動化系統(tǒng)中使用。
【專利說明】一種雷達測距系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子測量【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及到一種雷達測距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上有各種雷達測距的產(chǎn)品，F(xiàn)MCW是調(diào)頻波雷達，調(diào)頻波雷達測距不同于常規(guī)的脈沖波雷達，大多采用傅里葉變換、小波分析、瞬時自相關(guān)算法等數(shù)字信號分析方法實現(xiàn)。其優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單清晰，方案比較成熟；缺點是運算量大，對處理器的運算能力要求高，同時運算量會影響到芯片的功耗，對信號采樣的時間精度和幅值精度要求高，成本也較高。也有部分產(chǎn)品采用程控的窄帶濾波器配合峰值保持器及AD采樣，即通過程控模擬電路對信號進行譜分析實現(xiàn)測距。優(yōu)點是技術(shù)成熟；缺點是抗干擾能力弱、元器件的老化對系統(tǒng)精度影響很大、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、實時性差和成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、測量精度高和響應(yīng)快的雷達測距系統(tǒng)。
[0004]為了完成上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:所述系統(tǒng)包括調(diào)制信號產(chǎn)生模塊、單片機模塊、顯示模塊、串行通信接口、差頻信號調(diào)理模塊和微波傳感器接口。單片機模塊的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊的輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，單片機模塊的輸入端SDO與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊的輸出端SDO連接；單片機模塊的輸出端RS、R/W、E、D(TD7與顯示模塊的輸入端RS、R/W、E、D(TD7對應(yīng)連接，單片機模塊的雙向輸入/輸出端RXD、TXD與串行通信接口的雙向輸入/輸出端TXD、RXD對應(yīng)連接，單片機模塊的輸入端ADC_Sa、FdD與差頻信號調(diào)理模塊的輸出端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接。調(diào)制信號產(chǎn)生模塊的輸出端VOUT與微波傳感器接口的輸入端VOUT連接，微波傳感器接口的輸出端IF2與差頻信號調(diào)理模塊的輸入端IF2連接。
[0005]單片機模塊中裝有測距控制軟件。
[0006]所述的調(diào)制信號產(chǎn)生模塊包括高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2和接口 Pl。調(diào)制信號產(chǎn)生模塊的接口 Pl的腳1、腳6均與電源正端AVDD連接，接口 Pl的腳8與電源模擬地AGND連接，接口 Pl的腳3、腳5、腳7、腳9、腳11、腳13、腳15、腳17、腳19、腳21、腳23、腳25、腳27、腳29、腳31、腳4均與電源數(shù)字地DGND連接，接口 Pl的腳44、腳42、腳40、腳38與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳11、腳9、腳8、腳7對應(yīng)連接，接口 Pl的腳42與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與接口 Pl的腳40連接，接口 Pl的腳34、腳32、腳30、腳28、腳26、腳22、腳20、腳16、腳14、腳12、腳6、腳4與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳3、腳2、腳1、腳23、腳20、腳15、腳16、腳19、腳17、腳18、腳21、腳22對應(yīng)連接，接口 Pl的腳34、腳32、腳30、腳28、腳26、腳22、腳20、腳16、腳14、腳12與電阻R12、電阻R11、電阻R10、電阻R9、電阻R8、電阻R7、電阻R6、電阻R5、電阻R4、電阻R3的一端對應(yīng)連接，電阻R12?電阻R3的另一端均與接口 Pl的腳6連接，接口 Pl的腳8、腳6、腳4、腳2與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳4、腳5、腳22、腳24對應(yīng)連接。高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳24分別與電容C6的一端、電容C7的一端連接，電容C6、電容C7的另一端均與電源模擬地AGND連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳6、腳10均與電源模擬地AGND連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳21與電源正端AVDD連接。
[0007]高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳8與微波傳感器接口的輸入端VOUT連接；高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換 U2 輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC、ExtVREF 與單片機模塊的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC、ExtVREF 對應(yīng)連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳23與單片機模塊的輸入端SDO連接。
[0008]所述的單片機模塊是以單片機Ul為主。單片機模塊的單片機Ul的腳5分別與電源正端AVDD、電容Cl的一端、電容C2的一端連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端均與電源數(shù)字地DGND連接，電源正端AVDD與電阻Ra的一端連接，電阻Ra的另一端分別與電阻Rb的一端、電容C3的一端、接線端子ExtVREF連接，電阻Rb的另一端、電容C3的另一端均與電源數(shù)字地DGND連接，單片機Ul的腳27、腳26與晶體振蕩器Yl的GND端、OUT端對應(yīng)連接，晶體振蕩器Yl的VCC端分別與電源正端AVDD、電容C4的一端、電容C5的一端連接，電容C4的另一端、電容C5的另一端、晶體振蕩器Yl的GND端均與電源數(shù)字地DGND連接，單片機Ul的腳40分別與電阻Rl的一端、電阻R2的一端連接，電阻Rl的另一端與電源數(shù)字地DGND連接，電阻R2的另一端與電源正端AVDD連接。
[0009]單片機Ul 的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊的輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，單片機Ul的輸入端SDO與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊的輸出端SDO連接。單片機Ul的輸入端ADC_Sa、FdD與差頻信號調(diào)理模塊的輸出端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接；單片機Ul的輸出端RS、R/W、E、D(TD7與顯示模塊的輸入端RS、R/W、E、D(TD7對應(yīng)連接；單片機Ul的雙向輸入/輸出端RXD、TXD與串行通信接口的雙向輸入/輸出端TXD、RXD對應(yīng)連接。
[0010]所述的差頻信號調(diào)理模塊的電路連接方式是:接線端子IF2與電容CS的一端連接，電容C8的另一端與低噪聲放大器U3的正端連接，電阻R16的一端與低噪聲放大器U3的正端連接，電阻R16的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R15的一端與電源模擬地AGND連接，電阻R15的另一端與低噪聲放大器U3的負端連接，電阻R17的一端與低噪聲放大器U3的負端連接，電阻R17的另一端分別與電阻R18的一端、電阻R19的一端連接，電阻R18的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R19的另一端分別與低噪聲放大器U3的輸出端、電容C9的一端連接，電容C9的另一端分別與電容ClO的一端、電阻R20的一端、電容Cll的一端連接，電阻R20的另一端與電源模擬地AGND連接。
[0011]電容Cl I的另一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，電容ClO的另一端與寬帶放大器U4-1的負端連接，電阻R21的一端與寬帶放大器U4-1的負端連接，電阻R21的另一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，寬帶放大器U4-1的正端與電源模擬地AGND連接，電容C12的一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，電容C12的另一端分別與電容C14的一端、電容C13的一端、電阻R23的一端連接，電阻R23的另一端與電源模擬地AGND連接。
[0012]電容C14的另一端與寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout連接，電容C13的另一端與寬帶放大器U4-2的負端連接，寬帶放大器U4-2的正端與電源模擬地AGND連接，電阻R22的一端與寬帶放大器U4-2的負端連接，電阻R22的另一端與寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout連接，寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout與電阻R24的一端連接，電阻R24的另一端分別與電阻R26的一端、電阻R25的一端、電容C15的一端連接。
[0013]電阻R26的另一端與寬帶放大器U5-1的輸出端連接，電阻R25的另一端與寬帶放大器U5-1的負端連接，電容C15的另一端與電源模擬地AGND連接，電容C16的一端與寬帶放大器U5-1的負端連接，電容C16的另一端與寬帶放大器U5-1的輸出端連接，寬帶放大器U5-1的正端與電源模擬地AGND連接，寬帶放大器U5-1的輸出端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端分別與電阻R29的一端、電阻R28的一端、電容C17的一端連接。
[0014]電阻R29的另一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電阻R28的另一端與寬帶放大器U5-2的負端連接，電容C17的另一端與電源模擬地AGND連接，寬帶放大器U5-2的正端與電源模擬地AGND連接，電容C18的一端與寬帶放大器U5-2的負端連接，電容C18的另一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，穩(wěn)壓管D2的正端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，穩(wěn)壓管D2的負端分別與電阻R33的一端、接線端子ADC_Sa連接，電阻R33的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R32的一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電阻R32的另一端與電源模擬地AGND連接。
[0015]壓控增益控制器U6的輸入端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電位器R30的一端與電源正端AVDD連接，電位器R30的中間端與壓控增益控制器U6的Gneg端連接，電位器R30的另一端與電源模擬地AGND連接，壓控增益控制器U6的Gpos端分別與電阻R31的一端、電容C19的一端連接，電阻R31的另一端與穩(wěn)壓管Dl的負端連接，電容C19的另一端與電源模擬地AGND連接，穩(wěn)壓管Dl的正端與壓控增益控制器U6的輸出端連接。高度比較器U7的負端與穩(wěn)壓管Dl的正端連接，高度比較器U7的正端分別與電阻R34的一端、電阻R35的一端連接，電阻R34的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R35的另一端與高度比較器U7的輸出端FdD連接。
[0016]接線端子IF2與微波傳感器接口的輸出端IF2連接，接線端子ADC_Sa、高度比較器U7的輸出端FdD與單片機模塊的輸入端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接。
[0017]所述的測距控制軟件的主流程是:
S-1Ol、開始；
S-102、單片機Ul對外設(shè)進行初始化；
S-103、對調(diào)制信號進行AD采樣，分析；
S-104、對調(diào)制信號修正；
S-105、對差頻信號進行AD采樣；
S-106、計算相對功率；
S-107、測量頻率；
S-108、是否鎖定差頻信號？
S-109、若鎖定，則執(zhí)行S-1lO ;若未鎖定，則執(zhí)行S-103 ；
S-110、計算距離參數(shù)；
S-111、顯示計算結(jié)果，串行輸出計算結(jié)果；
S-112、執(zhí)行 S-105。
[0018]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的單片機模塊、調(diào)制信號產(chǎn)生模塊、微波傳感器接口、差頻信號調(diào)理模塊、顯示模塊、串行通信接口與單片機模塊中裝有的測距控制軟件共同作用。調(diào)制信號的產(chǎn)生方式由一般的方波積分、程控放大和直流加法緩沖輸出改為DAC直接輸出，電路結(jié)構(gòu)得到了簡化；調(diào)制信號幅值的程序也同樣得到了簡化，測量精度顯著提高，實時性和可靠性明顯增強。本發(fā)明充分發(fā)揮傳感器的特性，采用變頻調(diào)制信號的方法實現(xiàn)高精度的測距功能，克服了差頻信號信噪比低的難題，消除了系統(tǒng)對高速浮點運算的需求。因此提高了測量精度和可靠性，并且極大地簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)運算量小、精度高、實時性強、可靠性高、功耗低、體積小和抗干擾能力強。
[0019]因此，本發(fā)明具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、測量精度高和快速響應(yīng)的特點，適合作為手持式的測量設(shè)備使用，也可以嵌入到大型自動化系統(tǒng)中使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中調(diào)制信號產(chǎn)生模塊I的電路圖；
圖3是圖1中單片機模塊2的電路圖；
圖4是圖1中差頻信號調(diào)理模塊5的電路圖；
圖5是本發(fā)明的一種測距控制軟件的主流圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述，并非對保護范圍的限制:
一種雷達測距系統(tǒng)。所述系統(tǒng)如圖1所示，包括調(diào)制信號產(chǎn)生模塊1、單片機模塊2、顯示模塊3、串行通信接口 4、差頻信號調(diào)理模塊5和微波傳感器接口 6。單片機模塊2的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL、SCLK、SD1、LDAC、ExtVREF 與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊 I 的輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，單片機模塊 2 的輸入端SDO與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊I的輸出端SDO連接；單片機模塊2的輸出端RS、R/W、E、D(TD7與顯示模塊3的輸入端RS、R/W、E、D(TD7對應(yīng)連接，單片機模塊2的雙向輸入/輸出端RXD、TXD與串行通信接口 4的雙向輸入/輸出端TXD、RXD對應(yīng)連接，單片機模塊2的輸入端ADC_Sa、FdD與差頻信號調(diào)理模塊5的輸出端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接。調(diào)制信號產(chǎn)生模塊I的輸出端VOUT與微波傳感器接口 6的輸入端VOUT連接，微波傳感器接口 6的輸出端IF2與差頻信號調(diào)理模塊5的輸入端IF2連接。
[0022]單片機模塊2中裝有測距控制軟件。
[0023]所述的調(diào)制信號產(chǎn)生模塊I如圖2所示，包括高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2和接口 P1。調(diào)制信號產(chǎn)生模塊I的接口 Pl的腳1、腳6均與電源正端AVDD連接，接口 Pl的腳8與電源模擬地AGND連接，接口 Pl的腳3、腳5、腳7、腳9、腳11、腳13、腳15、腳17、腳19、腳21、腳23、腳25、腳27、腳29、腳31、腳4均與電源數(shù)字地DGND連接，接口 Pl的腳44、腳42、腳40、腳38與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳11、腳9、腳8、腳7對應(yīng)連接，接口 Pl的腳42與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與接口 Pl的腳40連接，接口 Pl的腳34、腳32、腳30、腳28、腳26、腳22、腳20、腳16、腳14、腳12、腳6、腳4與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳3、腳2、腳1、腳23、腳20、腳15、腳16、腳19、腳17、腳18、腳21、腳22對應(yīng)連接，接口 Pl的腳34、腳32、腳30、腳28、腳26、腳22、腳20、腳16、腳14、腳12與電阻R12、電阻R11、電阻R10、電阻R9、電阻R8、電阻R7、電阻R6、電阻R5、電阻R4、電阻R3的一端對應(yīng)連接，電阻R12?電阻R3的另一端均與接口 Pl的腳6連接，接口 Pl的腳8、腳6、腳4、腳2與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳4、腳5、腳22、腳24對應(yīng)連接。高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳24分別與電容C6的一端、電容C7的一端連接，電容C6、電容C7的另一端均與電源模擬地AGND連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳
6、腳10均與電源模擬地AGND連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳21與電源正端AVDD連接。
[0024]高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳8與微波傳感器接口 6的輸入端VOUT連接；高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換 U2 輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 與單片機模塊 2的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳23與單片機模塊2的輸入端SDO連接。
[0025]如圖3所示，所述的單片機模塊2是以單片機Ul為主。單片機模塊2的單片機Ul的腳5分別與電源正端AVDD、電容Cl的一端、電容C2的一端連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端均與電源數(shù)字地DGND連接，電源正端AVDD與電阻Ra的一端連接，電阻Ra的另一端分別與電阻Rb的一端、電容C3的一端、接線端子ExtVREF連接，電阻Rb的另一端、電容C3的另一端均與電源數(shù)字地DGND連接，單片機Ul的腳27、腳26與晶體振蕩器Yl的GND端、OUT端對應(yīng)連接，晶體振蕩器Yl的VCC端分別與電源正端AVDD、電容C4的一端、電容C5的一端連接，電容C4的另一端、電容C5的另一端、晶體振蕩器Yl的GND端均與電源數(shù)字地DGND連接，單片機Ul的腳40分別與電阻Rl的一端、電阻R2的一端連接，電阻Rl的另一端與電源數(shù)字地DGND連接，電阻R2的另一端與電源正端AVDD連接。
[0026]單片機Ul 的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊 I 的輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，單片機Ul的輸入端SDO與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊I的輸出端SDO連接。單片機Ul的輸入端ADC_Sa、FdD與差頻信號調(diào)理模塊5的輸出端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接；單片機Ul的輸出端RS、R/W、E、D(TD7與顯示模塊3的輸入端RS、R/W、E、D(TD7對應(yīng)連接；單片機Ul的雙向輸入/輸出端RXD、TXD與串行通信接口 4的雙向輸入/輸出端TXD、RXD對應(yīng)連接。
[0027]所述的差頻信號調(diào)理模塊5的電路連接方式如圖4所示:接線端子IF2與電容CS的一端連接，電容C8的另一端與低噪聲放大器U3的正端連接，電阻R16的一端與低噪聲放大器U3的正端連接，電阻R16的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R15的一端與電源模擬地AGND連接，電阻R15的另一端與低噪聲放大器U3的負端連接，電阻R17的一端與低噪聲放大器U3的負端連接，電阻R17的另一端分別與電阻R18的一端、電阻R19的一端連接，電阻R18的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R19的另一端分別與低噪聲放大器U3的輸出端、電容C9的一端連接，電容C9的另一端分別與電容ClO的一端、電阻R20的一端、電容Cll的一端連接，電阻R20的另一端與電源模擬地AGND連接。
[0028]電容Cl I的另一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，電容ClO的另一端與寬帶放大器U4-1的負端連接，電阻R21的一端與寬帶放大器U4-1的負端連接，電阻R21的另一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，寬帶放大器U4-1的正端與電源模擬地AGND連接，電容C12的一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，電容C12的另一端分別與電容C14的一端、電容C13的一端、電阻R23的一端連接，電阻R23的另一端與電源模擬地AGND連接。
[0029]電容C14的另一端與寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout連接，電容C13的另一端與寬帶放大器U4-2的負端連接，寬帶放大器U4-2的正端與電源模擬地AGND連接，電阻R22的一端與寬帶放大器U4-2的負端連接，電阻R22的另一端與寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout連接，寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout與電阻R24的一端連接，電阻R24的另一端分別與電阻R26的一端、電阻R25的一端、電容C15的一端連接。
[0030]電阻R26的另一端與寬帶放大器U5-1的輸出端連接，電阻R25的另一端與寬帶放大器U5-1的負端連接，電容C15的另一端與電源模擬地AGND連接，電容C16的一端與寬帶放大器U5-1的負端連接，電容C16的另一端與寬帶放大器U5-1的輸出端連接，寬帶放大器U5-1的正端與電源模擬地AGND連接，寬帶放大器U5-1的輸出端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端分別與電阻R29的一端、電阻R28的一端、電容C17的一端連接。
[0031]電阻R29的另一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電阻R28的另一端與寬帶放大器U5-2的負端連接，電容C17的另一端與電源模擬地AGND連接，寬帶放大器U5-2的正端與電源模擬地AGND連接，電容C18的一端與寬帶放大器U5-2的負端連接，電容C18的另一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，穩(wěn)壓管D2的正端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，穩(wěn)壓管D2的負端分別與電阻R33的一端、接線端子ADC_Sa連接，電阻R33的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R32的一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電阻R32的另一端與電源模擬地AGND連接。
[0032]壓控增益控制器U6的輸入端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電位器R30的一端與電源正端AVDD連接，電位器R30的中間端與壓控增益控制器U6的Gneg端連接，電位器R30的另一端與電源模擬地AGND連接，壓控增益控制器U6的Gpos端分別與電阻R31的一端、電容C19的一端連接，電阻R31的另一端與穩(wěn)壓管Dl的負端連接，電容C19的另一端與電源模擬地AGND連接，穩(wěn)壓管Dl的正端與壓控增益控制器U6的輸出端連接。高度比較器U7的負端與穩(wěn)壓管Dl的正端連接，高度比較器U7的正端分別與電阻R34的一端、電阻R35的一端連接，電阻R34的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R35的另一端與高度比較器U7的輸出端FdD連接。
[0033]接線端子IF2與微波傳感器接口 6的輸出端IF2連接，接線端子ADC_Sa、高度比較器U7的輸出端FdD與單片機模塊2的輸入端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接。
[0034]如圖5所示，所述的測距控制軟件的主流程是:
S-1Ol、開始；
S-102、單片機Ul對外設(shè)進行初始化；
S-103、對調(diào)制信號進行AD采樣，分析；
S-104、對調(diào)制信號修正；
S-105、對差頻信號進行AD采樣；
S-106、計算相對功率；
S-107、測量頻率；
S-108、是否鎖定差頻信號？
S-109、若鎖定，則執(zhí)行S-1lO ;若未鎖定，則執(zhí)行S-103 ；
S-110、計算距離參數(shù)；
S-111、顯示計算結(jié)果，串行輸出計算結(jié)果；
S-112、執(zhí)行 S-105。
[0035]本【具體實施方式】的單片機模塊2、調(diào)制信號產(chǎn)生模塊1、微波傳感器接口 6、差頻信號調(diào)理模塊5、顯示模塊3、串行通信接口 4與單片機模塊2中裝有的測距控制軟件共同作用。調(diào)制信號的產(chǎn)生方式由一般的方波積分、程控放大和直流加法緩沖輸出改為DAC直接輸出，電路結(jié)構(gòu)得到了簡化；調(diào)制信號幅值的程序也同樣得到了簡化，測量精度顯著提高，實時性和可靠性明顯增強。本【具體實施方式】充分發(fā)揮傳感器的特性，采用變頻調(diào)制信號的方法實現(xiàn)高精度的測距功能，克服了差頻信號信噪比低的難題，消除了系統(tǒng)對高速浮點運算的需求。因此提高了測量精度和可靠性，并且極大地簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)運算量小、精度高、實時性強、可靠性高、功耗低、體積小和抗干擾能力強。
[0036]因此，本【具體實施方式】具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、測量精度高和快速響應(yīng)的特點，適合作為手持式的測量設(shè)備使用，也可以嵌入到大型自動化系統(tǒng)中使用。
【權(quán)利要求】
1.一種雷達測距系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)、單片機模塊(2)、顯示模塊(3)、串行通信接口(4)、差頻信號調(diào)理模塊(5)和微波傳感器接口(6);單片機模塊(2)的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL、SCLK、SD1、LDAC、ExtVREF 與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)的輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL、SCLK, SD1、LDAC,ExtVREF 對應(yīng)連接，單片機模塊(2)的輸入端SDO與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)的輸出端SDO連接，單片機模塊(2)的輸出端RS、R/W、E、D(TD7與顯示模塊(3)的輸入端RS、R/W、E、D(TD7對應(yīng)連接，單片機模塊⑵的雙向輸入/輸出端RXD、TXD與串行通信接口(4)的雙向輸入/輸出端TXD、RXD對應(yīng)連接，單片機模塊(2)的輸入端ADC_Sa、FdD與差頻信號調(diào)理模塊(5)的輸出端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接，調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)的輸出端VOUT與微波傳感器接口(6)的輸入端VOUT連接，微波傳感器接口(6)的輸出端IF2與差頻信號調(diào)理模塊(5)的輸入端IF2連接； 單片機模塊(2)中裝有測距控制軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達測距系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)包括高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2和接口 Pl ;調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)的接口 Pl的腳1、腳6均與電源正端AVDD連接，接口 Pl的腳8與電源模擬地AGND連接，接口 Pl的腳3、腳5、腳7、腳9、腳11、腳13、腳15、腳17、腳19、腳21、腳23、腳25、腳27、腳29、腳31、腳4均與電源數(shù)字地DGND連接，接口 Pl的腳44、腳42、腳40、腳38與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳11、腳9、腳8、腳7對應(yīng)連接，接口 Pl的腳42與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與接口 Pl的腳40連接，接口 Pl的腳34、腳32、腳30、腳28、腳26、腳22、腳20、腳16、腳14、腳12、腳6、腳4與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳3、腳2、腳1、腳23、腳20、腳15、腳16、腳19、腳17、腳18、腳21、腳22對應(yīng)連接，接口 Pl的腳34、腳32、腳30、腳28、腳26、腳22、腳20、腳16、腳14、腳12與電阻R12、電阻R11、電阻R10、電阻R9、電阻R8、電阻R7、電阻R6、電阻R5、電阻R4、電阻R3的一端對應(yīng)連接，電阻R12~電阻R3的另一端均與接口 Pl的腳6連接，接口 Pl的腳8、腳6、腳4、腳2與高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳4、腳5、腳22、腳24對應(yīng)連接；高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳24分別與電容C6的一`端、電容C7的一端連接，電容C6、電容C7的另一端均與電源模擬地AGND連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳6、腳10均與電源模擬地AGND連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳21與電源正端AVDD連接； 高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳8與微波傳感器接口(6)的輸入端VOUT連接；高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換 U2 輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC、ExtVREF 與單片 機模塊(2)的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換U2的腳23與單片機模塊(2)的輸入端SDO連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達測距系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機模塊(2)是以單片機Ul為主；單片機模塊⑵的單片機Ul的腳5分別與電源正端AVDD、電容Cl的一端、電容C2的一端連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端均與電源數(shù)字地DGND連接，電源正端AVDD與電阻Ra的一端連接，電阻Ra的另一端分別與電阻Rb的一端、電容C3的一端、接線端子ExtVREF連接，電阻Rb的另一端、電容C3的另一端均與電源數(shù)字地DGND連接，單片機Ul的腳27、腳26與晶體振蕩器Yl的GND端、OUT端對應(yīng)連接，晶體振蕩器Yl的VCC端分別與電源正端AVDD、電容C4的一端、電容C5的一端連接，電容C4的另一端、電容C5的另一端、晶體振蕩器Yl的GND端均與電源數(shù)字地DGND連接，單片機Ul的腳40分別與電阻Rl的一端、電阻R2的一端連接，電阻Rl的另一端與電源數(shù)字地DGND連接，電阻R2的另一端與電源正端AVDD連接； 單片機 Ul 的輸出端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)的輸入端 PDN、RST、CS、USB/BTC、SDOSEL, SCLK, SD1、LDAC, ExtVREF 對應(yīng)連接，單片機Ul的輸入端SDO與調(diào)制信號產(chǎn)生模塊(I)的輸出端SDO連接；單片機Ul的輸入端ADC_Sa、FdD與差頻信號調(diào)理模塊(5)的輸出端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接，單片機Ul的輸出端RS、R/W、E、D(TD7與顯示模塊(3)的輸入端RS、R/W、E、D(TD7對應(yīng)連接，單片機Ul的雙向輸入/輸出端RXD、TXD與串行通信接口(4)的雙向輸入/輸出端TXD、RXD對應(yīng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達測距系統(tǒng)，其特征在于所述的差頻信號調(diào)理模塊(5)的電路連接方式是:接線端子IF2與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與低噪聲放大器U3的正端連接，電阻R16的一端與低噪聲放大器U3的正端連接，電阻R16的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R15的一端與電源模擬地AGND連接，電阻R15的另一端與低噪聲放大器U3的負端連接，電阻R17的一端與低噪聲放大器U3的負端連接，電阻R17的另一端分別與電阻R18的一端、電阻R19的一端連接，電阻R18的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R19的另一端分別與低噪聲放大器U3的輸出端、電容C9的一端連接，電容C9的另一端分別與電容ClO的一端、電阻R20的一端、電容Cll的一端連接，電阻R20的另一端與電源模擬地AGND連接；電容Cll的另一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，電容ClO的另一端與寬帶放大器U4-1的負端連接，電阻R21的一端與寬帶放大器U4-1的負端連接，電阻R21的另一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，寬帶放大器U4-1的正端與電源模擬地AGND連接，電容C12的一端與寬帶放大器U4-1的輸出端連接，電容C12的另一端分別與電容C14的一端、電容C13的一端、電阻R23的一端連接，電阻R23的另一端與電源模擬地AGND連接；電容C14的另一端與寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout連接，電容C13的另一端與寬帶放大器U4-2的負端連接，寬帶放大器U4-2的正端與電源模擬地AGND連接，電阻R22的一端與寬帶放大器U4-2的負端連接，電阻R22的另一端與寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout連接，寬帶放大器U4-2的輸出端HPFout與電阻R24的一端連接，電阻R24的另一端分別與電阻R26的一端、電阻R25的一端、電容C15的一端連接； 電阻R26的另一端與寬帶放大器U5-1的輸出端連接，電阻R25的另一端與寬帶放大器U5-1的負端連接，電容C15的另一端與電源模擬地AGND連接，電容C16的一端與寬帶放大器U5-1的負端連接，電容C16的另一端與寬帶放大器U5-1的輸出端連接，寬帶放大器U5-1的正端與電源模擬地AGND連接，寬帶放大器U5-1的輸出端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端分別與電阻R29的一端、電阻R28的一端、電容C17的一端連接； 電阻R29的另一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電阻R28的另一端與寬帶放大器U5-2的負端連接，電容C17的另一端與電源模擬地AGND連接，寬帶放大器U5-2的正端與電源模擬地AGND連接，電容C18的一端與寬帶放大器U5-2的負端連接，電容C18的另一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，穩(wěn)壓管D2的正端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，穩(wěn)壓管D2的負端分別與電阻R33的一端、接線端子ADC_Sa連接，電阻R33的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R32的一端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電阻R32的另一端與電源模擬地AGND連接； 壓控增益控制器U6的輸入端與寬帶放大器U5-2的輸出端連接，電位器R30的一端與電源正端AVDD連接，電位器R30的中間端與壓控增益控制器U6的Gneg端連接，電位器R30的另一端與電源模擬地AGND連接，壓控增益控制器U6的Gpos端分別與電阻R31的一端、電容C19的一端連接，電阻R31的另一端與穩(wěn)壓管Dl的負端連接，電容C19的另一端與電源模擬地AGND連接，穩(wěn)壓管Dl的正端與壓控增益控制器U6的輸出端連接，高度比較器U7的負端與穩(wěn)壓管Dl的正端連接，高度比較器U7的正端分別與電阻R34的一端、電阻R35的一端連接，電阻R34的另一端與電源模擬地AGND連接，電阻R35的另一端與高度比較器U7的輸出端FdD連接； 接線端子IF2與微波傳感器接口(6)的輸出端IF2連接，接線端子ADC_Sa、高度比較器U7的輸出端FdD與單片機模塊(2)的輸入端ADC_Sa、FdD對應(yīng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達測距系統(tǒng)，其特征在于所述的測距控制軟件的主流程是: S-1Ol、開始； S-102、單片機Ul對外設(shè)進行初始化； S-103、對調(diào)制信號進行AD采樣，分析； S-104、對調(diào)制信號修正； S-105、對差頻信號進行AD采樣； S-106、計算相對功率； S-107、測量頻 率； S-108、是否鎖定差頻信號？ S-109、若鎖定，則執(zhí)行S-1lO ;若未鎖定，則執(zhí)行S-103 ； S-110、計算距離參數(shù)； S-111、顯示計算結(jié)果，串行輸出計算結(jié)果； S-112、執(zhí)行 S-105。
【文檔編號】G01S13/08GK103675806SQ201410008377
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】楊君, 郝國法, 周杰, 李微, 田鑫, 朱宇 申請人:武漢科技大學(xué)