[发明专利]一种双通道背景抑制光电传感器集成电路及控制方法

权利要求书

1.一种双通道背景抑制光电传感器集成电路，其特征在于，包括信号发射模块、发射驱动模块、主控MCU、信号接收模块、信号放大模块、信号检测模块、模数变换模块、DSP模块、输出模块和电源模块；其中主控MCU与电源模块的输出端相连；主控MCU与输出模块的输入端相连；主控MCU与发射驱动模块的输入端相连，信号发射模块与发射驱动模块的输出端相连；且主控MCU与信号检测模块的输出端相连，其中信号接收模块的输出端与信号放大模块的输入端相连，信号放大模块的输出端与信号检测模块的输入端相连；且信号放大模块的输出端还与模数变换模块的输入端相连，模数变换模块的输出端与DSP模块相连，DSP模块的输出端与主控MCU相连；信号发射模块包括光学透镜组件和发射器，其中发射器包括激光二极管和红外发射二极管；

发射驱动模块包括与发射器相连的发射脉冲驱动电路；

信号接收模块包括光学透镜组件和接收器，其中接收器包括光电二极管；

信号放大模块包括放大电路，其中放大电路的输入端与接收器相连；

信号检测模块包括信号检测电路，其中信号检测电路的输入端与放大电路的输出端相连，信号检测电路的输出端与主控MCU相连；

输出模块包括输出控制电路、信号输出电路和NPN/PNP输出电路，其中输出控制电路的输入端与主控MCU相连，输出控制电路的输出端分别连接信号输出电路和NPN/PNP输出电路；

模数变换模块包括AD转换电路，其中AD转换电路的输入端与放大电路相连，AD转换电路的输出端与DSP模块连接；

DSP模块包括放大反馈单元；其中，放大反馈单元用于根据AD转换电路输出的数字信号检测放大电路输出信号的电压值，当电压值超过设定的阈值范围时，则向主控MCU发出驱动信号，以使得主控MCU通过放大倍数调节单元相应调节放大电路的放大倍数；

DSP模块还包括缓存单元和数字滤波单元；

缓存单元与AD转换电路的输出端相连，用于获取AD转换电路输出的数字电压信号；

数字滤波单元用于对缓存单元获取的数字电压信号进行滤波处理，输出滤波信号；

放大反馈单元与数字滤波单元的输出端连接，用于检测滤波信号的电压值，当电压值超过设定的阈值范围时，向主控MCU发出驱动信号，以使得主控MCU通过放大倍数调节单元相应调节放大电路的放大倍数；

其中，数字滤波单元对缓存单元获取的数字电压信号进行滤波处理，具体包括：

对获取的数字电压信号进行经验模态分解，获取数字电压信号的N阶IMF分量和余量{IMF₁，IMF₂，...，IMF_N，IMF_N+1}；

根据获取的IMF分量进行划分，将前x个IMF分量{IMF₁，...IMF_x}划分为高频IMF分量；将其余IMF分量{IMF_x+1，...IMF_N}和余量IMF_N+1划分为低频IMF分量；

根据高频IMF分量进行累加重构，得到第一高频分量信号；根据低频IMF分量进行累加重构，得到第一低频分量信号；

针对获取的高频分量信号进行高斯平滑滤波处理，得到第二高频分量信号；

根据第二高频分量信号和第一低频分量信号进行累加重构，得到滤波信号；

其中，根据获取的IMF分量进行划分，具体包括：

从2阶IMF分量开始，依次计算各阶IMF分量的特征参量：

式中，μ(n)表示n阶IMF分量的特征参量，表示n阶IMF分量的过零率，示n-1阶IMF分量的过零率，α表示设定的过零率归一化调节因子；表示n阶IMF分量采样周期内极大值的总数，表示n-1阶IMF分量采样周期内极大值的总数，β表示设定的极大值率归一化调节因子；表示n阶IMF分量采样周期内各采样点对应的幅值绝对值的均值，即|IMF_n(i)|表示n阶IMF分量采样周期内第i个采样点的幅值的绝对值；I表示采样周期内采样点的总数，γ表示设定的幅值归一化调节因子；

将各阶IMF分量的特征参量μ(n)与设定的阈值ε进行比较，当发现μ(x)≥ε时，则将前x-1个IMF分量{IMF₁，...IMF_x-1}划分为高频IMF分量；将其余IMF分量{IMF_x，...IMF_N}和余量IMF_N+1划分为低频IMF分量。

2.权利要求1所述一种双通道背景抑制光电传感器集成电路的控制方法，其特征在于，包括：

主控MCU控制发射驱动模块运作，由发射驱动模块控制信号发射模块发射光束；

当信号接收模块接收到反射光束后产生相应的信号，信号经过信号放大模块进行放大处理后传输至信号检测模块；当信号检测模块检测到有效信号时，向主控MCU传输检测结果，由主控MCU根据检测结果控制输出模块输出相应的输出信号；

其中信号经过信号放大模块进行放大处理后还传输至模数变换模块，由模数变换模块将信号变换为数字电压信号后传输至DSP模块，DSP模块根据数字电压信号进行输出相应的调节指令至主控MCU，由主控MCU根据接收到的调节指令调节信号放大模块的放大倍数。