[发明专利]TDC单元、TDC阵列以及测距系统

权利要求书

1.一种TDC单元，其特征在于，所述TDC单元包括振荡模块、计数模块、计时模块和复位模块，所述振荡模块分别与所述复位模块和所述计数模块电连接，所述计时模块分别与所述计数模块和所述复位模块电连接，所述振荡模块、所述计数模块和所述计时模块均被配置为常开启状态；

所述振荡模块，用于生成具有固定周期的参考时钟信号；

所述复位模块，用于监测测量触发信号，并根据所述测量触发信号的上升沿生成复位信号输出至所述计数模块，以及根据所述测量触发信号生成延时同步信号输出至所述计时模块；所述复位模块包括延时寄存单元和逻辑门电路；

所述延时寄存单元，用于监测所述测量触发信号，并根据所述测量触发信号的上升沿和预设的延时时间生成延时反相信号输出至所述逻辑门电路；

所述逻辑门电路，用于根据所述测量触发信号和所述延时反相信号生成所述复位信号输出至所述计数模块；

所述计数模块，用于记录所述参考时钟信号的运行周期数得到记录结果，以及根据接收到的所述复位信号触发复位；

所述计时模块，用于根据所述延时同步信号转换工作状态，当所述工作状态为测量状态时，响应于记录触发信号获取所述计数模块的当前记录结果，以得到时间戳数据。

2.根据权利要求1所述的TDC单元，其特征在于，所述延时寄存单元还用于根据所述测量触发信号和所述延时时间生成所述延时同步信号输出至所述计时模块。

3.根据权利要求2所述的TDC单元，其特征在于，所述延时寄存单元包括信号输入端、时钟控制端、第一输出端和第二输出端；

所述信号输入端，用于接收所述测量触发信号；

所述时钟控制端与所述振荡模块电连接，用于接收所述参考时钟信号；

所述第一输出端与所述计时模块电连接，用于输出所述延时同步信号至所述计时模块；

所述第二输出端与所述逻辑门电路电连接，用于输出所述延时反相信号至所述逻辑门电路。

4.根据权利要求2所述的TDC单元，其特征在于，所述延时寄存单元包括至少两个级联的触发器，所述至少两个级联的触发器均基于所述参考时钟信号同步运行，其中，位于首端的第一触发器的输入端用于接收所述测量触发信号，相邻两触发器中前一触发器的正相输出端与后一触发器的输入端电连接，位于尾端的末位触发器的正相输出端与所述计时模块电连接，所述末位触发器的反相输出端与所述逻辑门电路电连接。

5.根据权利要求1或4所述的TDC单元，其特征在于，所述逻辑门电路被配置为：

对所述测量触发信号和所述延时反相信号进行逻辑与运算处理，得到中间运算结果；

对所述中间运算结果进行逻辑非运算处理，得到所述复位信号输出至所述计数模块。

6.根据权利要求1所述的TDC单元，其特征在于，所述计数模块被配置为：

响应于所述参考时钟信号，基于格雷码编码方法记录所述参考时钟信号的运行周期数，根据所述运行周期数得到所述记录结果。

7.根据权利要求1所述的TDC单元，其特征在于，所述工作状态还包括非测量状态，所述计时模块被配置为：

根据所述延时同步信号的上升沿，由所述非测量状态转换为所述测量状态，当所述延时同步信号为高电平时，处于所述测量状态；

根据所述延时同步信号的下降沿，由所述测量状态转换为所述非测量状态，当所述延时同步信号为低电平时，处于所述非测量状态。

8.一种TDC阵列，其特征在于，所述TDC阵列包括多个如权利要求1-7任一项所述的TDC单元。

9.一种测距系统，其特征在于，所述测距系统包括如权利要求1-7任一项所述的TDC单元或权利要求8所述的TDC阵列。

10.根据权利要求9所述的测距系统，其特征在于，所述测距系统还包括数控模块、延时模块、信号接收单元和信号发射单元，所述数控模块分别与所述信号发射单元、所述延时模块、复位模块和计时模块电连接，所述信号接收单元与所述计时模块电连接；

所述延时模块，被配置为响应于所述数控模块的控制信号，生成驱动信号输出至所述信号发射单元，以及生成测量触发信号输出至所述复位模块；

所述信号发射单元，被配置为响应于所述驱动信号发射测距信号；

所述信号接收单元，用于接收经物体反射后的所述测距信号，并根据接收的所述测距信号生成记录触发信号输出至所述计时模块；

所述数控模块，用于获取所述计时模块的时间戳数据，并根据所述时间戳数据计算得到距离测量结果。