阅读说明：本技术 多媒体电子白板超声波信号处理电路 (Ultrasonic signal processing circuit of multimedia electronic whiteboard ) 是由 周隆金 梁小龙 孙国兵 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多媒体电子白板超声波信号处理电路。所述多媒体电子白板超声波信号处理电路包括：包括发送电路及接收电路；所述发送电路发送超声波控制信号,所述接收电路接收所述超声波控制信号；所述超声波控制信号经所述放大子电路降噪放大,所述峰值检测子电路检测经所述放大子电路降噪放大的超声波控制信号,并提取所述超声波控制信号的最大电压值传给所述控制子电路,所述控制子电路依据所述最大电压值获取对所述超声波的增益补偿量,所述增益补偿子电路依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。本发明具有定位准确、实时性高及交互性好的优点。(The invention discloses an ultrasonic signal processing circuit of a multimedia electronic whiteboard. The multimedia electronic whiteboard ultrasonic signal processing circuit comprises: comprises a transmitting circuit and a receiving circuit; the transmitting circuit transmits an ultrasonic control signal, and the receiving circuit receives the ultrasonic control signal; the ultrasonic control signal is subjected to noise reduction and amplification through the amplification sub-circuit, the peak detection sub-circuit detects the ultrasonic control signal subjected to noise reduction and amplification through the amplification sub-circuit, the maximum voltage value of the ultrasonic control signal is extracted and transmitted to the control sub-circuit, the control sub-circuit obtains the gain compensation amount of the ultrasonic wave according to the maximum voltage value, and the gain compensation sub-circuit performs gain compensation on the ultrasonic control signal according to the gain compensation amount. The invention has the advantages of accurate positioning, high real-time performance and good interactivity.)

多媒体电子白板超声波信号处理电路

技术领域

本发明涉及电子白板技术领域，特别涉及一种多媒体电子白板超声波信号处理电路。

背景技术

在电子白板技术领域中，交互式电子白板是一种互动性很强的且可以书写、投影、操作电脑、记录书写内容的电子产品，交互式电子白板能够代替传统的黑板、投影屏，结合了宽屏幕显示技术和电子白板控制技术，成为一种新型的计算机交互式输入输出设备，特别适合在教学和办公会议中，因其有较强的互动性。随着网络技术的发展，交互式电子白板正朝着多功能、远程监控、智能化、超宽屏、精准化方向发展。

然而，现在技术的交互式电子白板仍然存在着定位不准确及实时性不高的缺陷。因此发明一种定位准确及实时性高的交互式电子白板处理电路已成为该领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种可以对定位准确及实时性高的交互式多媒体电子白板超声波信号处理电路。

一方面，本发明公开了一种多媒体电子白板超声波信号处理电路，包括：发送电路及接收电路；所述发送电路发送超声波控制信号，所述接收电路接收所述超声波控制信号；所述接收电路包括接收探头、控制子电路、放大子电路、峰值检测子电路及增益补偿子电路；所述接收探头、所述放大子电路、所述峰值检测子电路及所述增益补偿子电路分别与所述控制子电路电连接；所述接收探头与所述放大子电路电连接；所述超声波控制信号经所述放大子电路降噪放大，所述峰值检测子电路检测经所述放大子电路降噪放大的超声波控制信号，并提取所述超声波控制信号的最大电压值传给所述控制子电路，所述控制子电路依据所述最大电压值获取对所述超声波的增益补偿量，所述增益补偿子电路依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。

优选地，所述峰值检测子电路包括第一运放器、第二运放器、第一电容、第一二极管及第一电阻；所述第一运放器的正向输入端与所述放大子电路电连接，所述第一运放器的负向输入端与所述第一二极管的第一端、所述第一电阻的第一端、所述第二运放器的正向输入端及所述第一电容的第一端电连接，所述第一运放器的输出端与所述第一二极管的第二端电连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第一电容的第二端接地，所述第二运放器的负向输入端与所述第二运放器的输出端电连接，所述第二运放器的输出端与所述控制子电路电连接。

优选地，所述放大子电路包括第一放大单元及第二放大单元；所述第一放大单元对所述超声波控制信号进行一级放大，所述第二放大单元对所述超声波控制信号进行二级放大。

优选地，所述增益补偿电路包括数字电位器、增益受控放大单元及控制电压形成单元；所述数字电位器与所述增益受控放大单元电连接，所述增益受控放大单元与所述控制电压形成单元电连接。

优选地，所述接收电路还包括温度补偿子电路；所述温度补偿子电路与所述控制子电路电连接。

优选地，所述增益受控放大单元包括第三放大器及第四放大器、第二电容、第二电阻及第三电阻；所述第三放大器的正向输入端与所述峰值检测子电路电连接，所述第三放大器的负向输入端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与所述第三放大器的输出端及所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第四放大器的负向输入端及所述第三电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第二端与所述第三放大器的输出端电连接，所述第四放大器的正向输入端与所述控制子电路电连接。

优选地，所述数字电位器为双通道数字电位器。

优选地，所述温度补偿子电路包括温度传感器及第四电阻；所述温度传感器的第一端与所述第四电阻的第一端电连接，所述温度传感器的第二端与所述第四电阻的第二端及所述控制子电路电连接，所述温度传感器的第三端接地。

另一方面，本发明还公开了一种方法，其包括用于提高实时性及定位准确性的多媒体电子白板超声波信号处理电路，所述方法包括：

发送超声波控制信号；

接收所述超声波控制信号；

对所述超声波控制信号进行降噪放大；

依据降噪放大后的所述超声波控制信号提取最大电压值；

依据所述最大电压值获取信号笔与超声接收头的距离值；

依据所述距离值获取获取对所述超声波控制信号的增益补偿量；

依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。

本发明的多媒体电子白板超声波信号处理电路具有如下有益效果：所述多媒体电子白板超声波信号处理电路包括发送电路及接收电路；所述发送电路发送超声波控制信号，所述接收电路接收所述超声波控制信号；所述接收电路包括接收探头、控制子电路、放大子电路、峰值检测子电路及增益补偿子电路；所述接收探头与所述放大子电路电连接；所述接收探头、所述放大子电路、所述峰值检测子电路及所述增益补偿子电路分别与所述控制子电路电连接；所述接收探头接收所述超声波信号，所述超声波控制信号经所述放大子电路降噪放大，从而减少杂波，提高控制的准确性；所述峰值检测子电路检测经所述放大子电路降噪放大的超声波控制信号，并提取所述超声波控制信号的最大电压值传给所述控制子电路，所述控制子电路依据所述最大电压值获取对所述超声波的增益补偿量，所述增益补偿子电路依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。从而使得整形电路的超声控制信号保持不变，减小误差，提高定位准确性和实时性。因而本发明具有定位准确、实时性高及交互性好的优点。

附图说明

图1为本发明实施例多媒体电子白板超声波信号处理电路的原理框图。

图2为本发明实施例多媒体电子白板超声波信号处理电路的峰值检测子电路的电路图。

图3为本发明实施例多媒体电子白板超声波信号处理电路的放大子电路的电路图。

图4为本发明实施例多媒体电子白板超声波信号处理电路的增益受控放大子电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

实施例一

请参阅图1，本发明公开了一种多媒体电子白板超声波信号处理电路以提高电子白板的实时性及定位准确性。所述多媒体电子白板超声波信号处理电路包括：发送电路及接收电路；所述发送电路发送超声波控制信号，所述接收电路接收所述超声波控制信号；当发送单元发送超声波控制信号时，所述超声波信号在传播过程中被削弱。所述接收电路包括接收探头1、控制子电路2、放大子电路3、峰值检测子电路4及增益补偿子电路5；所述接收探头1与所述放大子电路3电连接；所述接收探头1、所述放大子电路3、所述峰值检测子电路4及所述增益补偿子电路5分别与所述控制子电路2电连接；所述接收探头接收所述超声波信号，所述超声波控制信号经所述放大子电路降噪放大，从而减少杂波，提高控制的准确性；所述峰值检测子电路4检测经所述放大子电路3降噪放大的超声波控制信号，并提取所述超声波控制信号的最大电压值传给所述控制子电路2，所述控制子电路2依据所述最大电压值获取对所述超声波的增益补偿量，所述增益补偿子电路5依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。因而本发明具有定位准确、实时性高及交互性好的优点。从而使得整形电路的超声控制信号保持不变，减小误差，提高定位准确性和实时性。因而本发明具有定位准确、实时性高及交互性好的优点。

具体地，在本实施例中，所述控制子电路2包括单片机。可以理解的是，所述控制子电路2可以是单片机，也可以是FPGA，所述控制子电路2的芯片的结构和型号在此不做具体限定。

优选地，请参阅图2，所述峰值检测子电路包括第一运放器U1、第二运放器U2、第一电容C1、第一二极管D1及第一电阻R1；所述第一运放器U1的正向输入端与所述放大子电路3电连接，所述第一运放器U1的负向输入端与所述第一二极管D1的第一端、所述第一电阻R1的第一端、所述第二运放器U2的正向输入端及所述第一电容C1的第一端电连接，所述第一运放器U1的输出端与所述第一二极管D1的第二端电连接，所述第一电阻R1的第二端接地，所述第一电容C1的第二端接地，所述第二运放器U2的负向输入端与所述第二运放器U2的输出端电连接，所述第二运放器U2的输出端与所述控制子电路2电连接。

优选地，所述峰值检测子电路4还包括第三电容C3及第五电阻R5；所述第三电容C3的第一端与所述放大子电路3电连接，所述第三电容C3的第二端与所述第一运放器U1的正向输入端及所述第五电阻R5的第一端电连接，所述第五电阻R5的第二端与所述控制子电路2电连接。可以理解的是，在本实施例中，所述峰值检测子电路4的工作原理为：交流信号从所述第二运放器U2的正向输入端输入，由虚短法则可知所述第二运放器U2的负向输入端与所述第二运放器U2的正向输入端有同样的波形。所述第一运放器U1的作用是作为电压跟随器，提供电流支持；所述第二运放器U2输出端的电压幅值与所述第一电容C1的电压相同。当所述第一运放器U1的正向输入端的电压大于所述第一电容C1的电压时，电路为了维持平衡只有所述第一电容C1的电压，这时充电电流从所述第一运放器U1的输出端经过所述第一二极管D1进行。当第一运放器U1的正向输入端的电压低于第一电容C1的电压时，所述第一二极管D1截止，电容不能导过所述第一二极管D1放电，由于所述第一运放器U1的输出电压与所述第一电容C1上的电压相同，所以电压得到保护。所述第一电容C1与所述第一电阻R1并联的放电时间常数设定值为一个超声信号脉冲周期，在超声信号脉冲没有到来的时候，所述第一电容C1则放电到偏置电压水平。

优选地，请参阅图3，所述放大子电，3包括第一放大单元31及第二放大单元32；所述第一放大单元31对所述超声波控制信号进行一级放大，所述第二放大单元32对所述超声波控制信号进行二级放大。

具体地，所述第一放大单元31包括第一三极管Q1、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第四电容C4、第五电容C5及第六电容C6；所述第六电阻R6的第一端与所述第七电阻R7的第一端电连接，所述第六电阻R6的第二端接地，所述第七电阻R7的第二端与电源电连接，所述第八电阻R7的第一端与所述第六电阻R6的第二端电连接，所述第八电阻R8的第二端与所述第三电容C3的第一端及所述第六电阻R6的第一端及所述第七电阻R7的第一端电连接，所述第三电容C3的第二端与所述第一三极管Q1的基极电连接，所述第一三极管Q1的发射极与所述第九电阻R9的第一端电连接，所述第九电阻R9的第二端与所述第四电容C4的第一端电连接，所述第四电容C4的第二端接地，所述第一三极管Q1的集电极与所述第十电阻R10的第一端电连接，所述第十电阻R10的第二端接地。所述第十一电阻R10的第一端与所述第三电容C3的第一端电连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述第二放大单元32电连接，所述第十二电阻R12的第一端与所述第七电阻R7的第二端电连接，所述第十二电阻R12的第二端与所述第十三电阻R13的第一端及所述第二放大单元32电连接，所述第十三电阻R13的第二端接地。可以理解的是，在本实施例中，所述第一放大单元的放大倍数由电阻反馈网络的第九电阻及所述第十四电阻决定，放大倍数为100倍。

具体地，所述第二放大单元包括包括第五运放器U5、第十五电阻R15、第六电容C6、第七电容C7及第八电容C8。所述第十五电阻R15的第一端与所述第十三电阻R13的第一端及所述第七电容C7的第一端电连接，所述第十五电阻R15的第二端与所述第六电容C6的第一端电连接，所述第六电容C6的第二端与所述第十四电阻R14的第二端及所述第五运放器U5的输出端电连接。所述第五运放器U5的正向输入端与所述第一三极管Q1的集电极电连接，所述第五运放器U5的负向输入端与所述第十一电阻R11的第二端电连接。可以理解的是，所述第二放大单元的放大倍数为4倍。因此所述放大子电路的放大倍数为400倍。

优选地，请参阅图4，所述增益补偿电路5包括数字电位器51、增益受控放大单元52及控制电压形成单元；所述数字电位器与所述增益受控放大单元电连接，所述增益受控放大单元与所述控制电压形成单元电连接。

优选地，所述接收电路还包括温度补偿子电路6；所述温度补偿子电路6与所述控制子电路电连接。

优选地，所述增益受控放大单52元包括第三放大器U3及第四放大器U4、第二电容C2、第二电阻R2及第三电阻R3；所述第三放大器U3的正向输入端与所述峰值检测子电路4电连接，所述第三放大器U3的负向输入端与所述第二电容C2的第一端电连接，所述第二电容C2的第二端与所述第三放大器U3的输出端及所述第二电阻R2的第一端电连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第四放大器U4的负向输入端及所述第三电阻R3的第一端电连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第三放大器U3的输出端电连接，所述第四放大器U4的正向输入端与所述控制子电路2电连接。

优选地，所述增益受控放大单元52还包括第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、及第十六电阻R16。所述第八电容C8的第一端与所述峰值检测子电路4电连接，所述第八电容C8的第二端与所述数字电位器电连接，所述第九电容C9的第一端与所述第三运放器U3的输出端电连接，所述第十电容C10的第一端与所述第十六电阻R16的第一端电连接，所述第十六电阻R16的第二端与所述控制子电路2电连接，所述第十电容C10的第二端接地。可以理解的是，诉所述控制子电路通过所述数字电位器来实现对增益受控放大单元的控制。所述峰值检测子电路采到的电压值查表后得出的数据实时调整电路的放大倍数。所述增益补偿子电路第一级是受控反向放大电路，第二级是为了使信号从归正向的倍反向放大电路。

优选地，所述数字电位器为双通道数字电位器。

优选地，所述温度补偿子电路包括温度传感器及第四电阻；所述温度传感器的第一端与所述第四电阻的第一端电连接，所述温度传感器的第二端与所述第四电阻的第二端及所述控制子电路电连接，所述温度传感器的第三端接地。可以理解的是，所述温度补偿子电路提高了本发明所述的多媒体电子白板超声波信号处理电路的扛干扰性和稳定性。

实施例二

本发明还公开了一种方法，其包括用于提高实时性及定位准确性的多媒体电子白板超声波信号处理电路，所述多媒体电子白板超声波信号处理电路为以上任一实施例所述的多媒体电子白板超声波信号处理电路。由于本实施例的所述多媒体电子白板超声波信号处理电路与以上任一实施例所述的多媒体电子白板超声波信号处理电路结构相同，因此也具备相同的技术效果，其结构在此不再赘述。所述方法具体包括：

S1、发送超声波控制信号；

S2、接收所述超声波控制信号；

S3、对所述超声波控制信号进行降噪放大；

S4、依据降噪放大后的所述超声波控制信号提取最大电压值；

S5、依据所述最大电压值获取信号笔与超声接收头的距离值；

S6、依据所述距离值获取获取对所述超声波控制信号的增益补偿量；

S7、依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。

综上所述，由于本发明的所述多媒体电子白板超声波信号处理电路包括：发送电路及接收电路；所述发送电路发送超声波控制信号，所述接收电路接收所述超声波控制信号；当发送单元发送超声波控制信号时，所述超声波信号在传播过程中被削弱。所述接收电路包括接收探头1、控制子电路2、放大子电路3、峰值检测子电路4及增益补偿子电路5；所述接收探头1与所述放大子电路3电连接；所述接收探头1、所述放大子电路3、所述峰值检测子电路4及所述增益补偿子电路5分别与所述控制子电路2电连接；所述接收探头接收所述超声波信号，所述超声波控制信号经所述放大子电路降噪放大，从而减少杂波，提高控制的准确性；所述峰值检测子电路4检测经所述放大子电路3降噪放大的超声波控制信号，并提取所述超声波控制信号的最大电压值传给所述控制子电路2，所述控制子电路2依据所述最大电压值获取对所述超声波的增益补偿量，所述增益补偿子电路5依据所述增益补偿量对所述超声波控制信号进行增益补偿。因而本发明具有定位准确、实时性高及交互性好的优点。从而使得整形电路的超声控制信号保持不变，减小误差，提高定位准确性和实时性。因而本发明具有定位准确、实时性高及交互性好的优点。

以上对本发明所提供的多媒体电子白板超声波信号处理电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。