《基于51單片機(jī)的手持式激光測(cè)距儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于51單片機(jī)的手持式激光測(cè)距儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)專業(yè)（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、目錄 第一章 緒論 2 1.1 課題的背景和意義 2 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)況 3 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 4 1.最小的單芯片系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì); 4 2.液晶屏的硬件設(shè)計(jì); 4 3.警告聲光報(bào)警電路; 4 4.硬件功能測(cè)試程序。 4 1.4 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 4 1) 開(kāi)發(fā)環(huán)境 4 2) 運(yùn)行環(huán)境 5 第二章 硬件介紹 6 2.1 STC89C52概述 6 圖2-1 51單片機(jī)管腳圖 6 1 主電源引腳 7 2 時(shí)鐘源 7 3 控制,選通或復(fù)用 7 4 多功能I/O端口 7 2.2 keilC51的開(kāi)發(fā)環(huán)境 8 2.2 Nokia/諾基亞5110

2、LCD 9 圖2-2 Nokia5110顯示屏 10 2.3 GP2Y0A02YK0F紅外激光測(cè)距模塊 10 1、距離測(cè)量范圍： 20 to 150 cm 10 2. 信號(hào)輸出類型：電壓模擬信號(hào) 10 3. 包裝尺寸：29.5×13×21.6 mm 10 4. 功耗： 標(biāo)稱值33 mA 10 5. 供電電壓：4.5 to 5.5 V 10 6.精度和采集的AD位數(shù)以及轉(zhuǎn)化計(jì)算公式相關(guān)，10AD一般能達(dá)到0.1CM 10 圖2-3 測(cè)距原理 12 圖2-4傳感器數(shù)值曲線圖 12 第三章 硬件系統(tǒng)介紹 13 3.1 紅外激光測(cè)距的實(shí)現(xiàn)構(gòu)想 13 3.2 結(jié)構(gòu)框圖 13

3、圖3-1 結(jié)構(gòu)框圖 13 3.3?系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)電路圖 14 圖3-2 整體電路圖 14 3.3.1 ISP電路 14 圖3-3 下載與擦除電路 15 3.3.2 穩(wěn)壓電路 15 圖3-4 穩(wěn)壓電路 15 3.3.3 顯示模塊Nokia5110lcd 15 圖3-5 5110顯示電路 16 3.3.4 鍵盤 16 圖3-6 按鍵 17 3.3.5紅外激光測(cè)距模塊 17 圖3-7 測(cè)距模塊 17 3.3.6復(fù)位電路 17 圖3-8 復(fù)位電路 18 3.3.7 時(shí)鐘電路 18 圖3-9 時(shí)鐘電路 19 3.3.8蜂鳴器電路 19 圖3-10 蜂鳴器電路 19 3

4、.4測(cè)距原理與測(cè)距方法的選擇 20 3 3.1相位激光測(cè)距 20 3.4.2脈沖法激光測(cè)距 20 3.4.3 激光三角法測(cè)距 21 3.4.4激光的選擇 22 1. 采用紅外激光的發(fā)光二級(jí)管，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，體積小，成本較低 23 2. 對(duì)紅外的調(diào)制很簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)編碼發(fā)射 23 3. 紅外線不會(huì)通過(guò)阻礙物 23 4. 具有低耗能，反應(yīng)快的特點(diǎn) 24 5. 具有極強(qiáng)的在干擾環(huán)境下工作的能力 24 6. 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，基本上對(duì)于人畜無(wú)害 24 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 4.1 系統(tǒng)軟件流程圖 25 圖4-1 軟件流程圖 25 4.2 部分代碼 26 LCD部分

5、26 c -= 32; 27 x <<= 3; 27 y <<= 1; 27 第五章 實(shí)物制作與調(diào)試說(shuō)明 31 5.1 材料的選擇 31 5.2 電路板PCB的設(shè)計(jì) 31 5.3 印刷電路板的制作 32 5.4 單片機(jī)測(cè)試 32 5.5 電路調(diào)試 32 5.6 紅外激光測(cè)距的調(diào)試 33 第六章 總結(jié) 33 第一章 緒論 1.1 課題的背景和意義 這個(gè)項(xiàng)目的需求是不用進(jìn)行接觸測(cè)量，開(kāi)發(fā)出運(yùn)行快速，準(zhǔn)確度高，而且具有能夠忍受強(qiáng)干擾，體積小，重量輕的激光測(cè)距儀。激光測(cè)距儀作為一種不用進(jìn)行接觸測(cè)量?jī)x器已被廣泛用在遙感探測(cè)，精密測(cè)量，建筑安全，安全防衛(wèi)監(jiān)控，智慧控制等

6、領(lǐng)域，覆蓋了各種技術(shù)學(xué)科。目前廣泛使用的激光測(cè)距儀，主要用脈沖和相位式,還有激光三角法測(cè)距,三角測(cè)距的特點(diǎn)是簡(jiǎn)便、精度高,不用考慮接收發(fā)射時(shí)間。測(cè)量準(zhǔn)確度受光學(xué)系統(tǒng)和CCD成像系統(tǒng)的限制,對(duì)接收器件要求高,同時(shí)不能測(cè)量透明物體。 激光有多種特性，方向性好，亮度高，單色性好，能夠用來(lái)進(jìn)行距離測(cè)量?；诰幋a發(fā)射的激光測(cè)距儀具有多種特點(diǎn)。尤其是在惡劣的室外環(huán)境條件下，利用激光測(cè)距不受天氣因素的影響，不需要大氣能見(jiàn)度，可以全天候觀測(cè)，也不受地面反射和抗電磁干擾能力，在保密性上有著很大的優(yōu)勢(shì)。許許多多的行業(yè)需要這種測(cè)量?jī)x器，所以具有很廣闊的前景。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的手持式激光測(cè)距儀。采用了夏

7、普GP2Y0A02YK0F測(cè)距傳感器模塊，采用三角測(cè)量方法。 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)況 國(guó)外許多大學(xué)，公司，研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了激光測(cè)距儀的研究。主要有芬蘭的奧盧大學(xué)、美國(guó)的施瓦茨電光公司、?？松镜取Ｊ┩叽碾姽夤緸槊绹?guó)國(guó)家數(shù)據(jù)中心研制了無(wú)人自動(dòng)激光海浪測(cè)量系統(tǒng)；為美國(guó)公路管理局研制了用來(lái)監(jiān)控車輛的激光無(wú)人感應(yīng)系統(tǒng)，從而提高了交通利用率；;還開(kāi)發(fā)研制了軍機(jī)墜毀激光報(bào)警系統(tǒng)。?？松梨陂_(kāi)發(fā)用于海上石油開(kāi)發(fā)的脈沖測(cè)距系統(tǒng)。 1992年亞特蘭大激光公司為警方專門開(kāi)發(fā)了手持式激光測(cè)距測(cè)速儀，用于車輛的距離和速度。 美國(guó)于1998年開(kāi)發(fā)出了美國(guó)塔斯科測(cè)距能力800米相機(jī)類型LD激光測(cè)距儀。美國(guó)徠卡展出實(shí)

8、用的小LD測(cè)距儀，測(cè)量距離0.2?30米。自1995年以來(lái)，國(guó)際上對(duì)人眼安全的激光測(cè)距儀研制很快，已經(jīng)進(jìn)行了在波長(zhǎng)范圍800?900nm的，峰值功率的10W，脈沖寬度為20?50ns的，重復(fù)率1?10kHz時(shí)，測(cè)量10米?1公里非合作目標(biāo)激光測(cè)距儀的研究。 在原有的固體氣體激光測(cè)距儀基礎(chǔ)上，在80年代開(kāi)始研究。目前，基本技術(shù)已經(jīng)被用于主要是為了解決工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用上。航天科工集團(tuán)八三五八所研制出精度0.5m，測(cè)程200m，數(shù)據(jù)率100Hz的激光測(cè)距儀。中國(guó)計(jì)量學(xué)院的電子所通過(guò)與國(guó)外的同行合作，研制成功了一種測(cè)距達(dá)到1千米，精度達(dá)到一米，使用線性放大技術(shù)的方便攜帶的激光測(cè)距儀。國(guó)內(nèi)公司也

9、開(kāi)展了研究，位于常州的來(lái)賽公司研制半導(dǎo)體激光測(cè)距儀，它的探測(cè)距離達(dá)到200m、測(cè)距的精度也達(dá)到0.5m。西南技術(shù)物理研究所還研究了激光高的表，它的工作范圍2—800米，測(cè)量精度達(dá)到1m，使用工作波長(zhǎng)為905nm，一秒鐘內(nèi)重復(fù)發(fā)射一百次。激光器波長(zhǎng)范圍是從375nm~1650nm?，F(xiàn)在，在市場(chǎng)上有多種的手持激光測(cè)距儀器，有一種是半導(dǎo)體激光儀，它發(fā)射的激光頻率大約是905nm和1540nm。還有一種是是GAY激光，它工作的波長(zhǎng)為1064nm?，F(xiàn)在，人們?cè)絹?lái)越追求設(shè)備的安全性和無(wú)害性，所以對(duì)身體有危害的1064nm的YAG激光目前在外國(guó)的便攜激光測(cè)距中完全取消了。因?yàn)槿绻恍⌒恼盏绞褂谜叩钠つw和眼

10、睛的話，皮膚會(huì)受傷，尤其眼睛的傷害可能是一輩子的事。 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 利用紅外激光傳感器，以單片機(jī)為核心，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)手持紅外激光測(cè)距儀，并進(jìn)行調(diào)試。主要包括； 1.最小的單芯片系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì); （1）在上電復(fù)位電路自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。 （2）晶體振蕩器電路與無(wú)源晶振電路。 （3）發(fā)光二極管電路。 2.液晶屏的硬件設(shè)計(jì); （1）選擇5110的LCD。 3.警告聲光報(bào)警電路; （1）報(bào)警輸出電路采用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。 4.硬件功能測(cè)試程序。 （1）對(duì)于每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。 （2）整體進(jìn)行調(diào)試。 1.4 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 1) 開(kāi)發(fā)環(huán)境 l Intel（

11、R）Core TM(2) CPU T2379 1.73GHz l 2G內(nèi)存 250G硬盤 l Microsoft? Windows? XP Professional l Microsoft Visual C++ 6.0 中文版 2) 運(yùn)行環(huán)境 l Intel? Pentium? 2及以上處理器，32M以上內(nèi)存，4G以上硬盤 l Microsoft? Windows? 9X/NT/2000/XP操作系統(tǒng) l 800*600或以上的屏幕分辨率 第二章 硬件介紹 2.1 STC89C52概述 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模技術(shù)吧具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU

12、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，只讀存儲(chǔ)器ROM，多種I/O口和中斷系統(tǒng)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器等功能（還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路，模擬多路轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 因?yàn)閱纹瑱C(jī)也是重要的計(jì)算機(jī)分支領(lǐng)域，所以對(duì)其的分類也是十分重要的和必要的。而在將其分類時(shí)，我們可以根據(jù)單片機(jī)本身的發(fā)展情況和應(yīng)用領(lǐng)域，粗略的將其分為如下幾個(gè)類型：專用型，通用型，非總線型，總線型，工控型，家電型。具體各個(gè)類型的用途和發(fā)展情況就不一一的詳述了。 想要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，就必須完成單片機(jī)與電路或外部功能信息交流。這時(shí)就需要用到管腳將它們相連接達(dá)到通連的效果，同時(shí)我們也稱管腳

13、將單片機(jī)的外特性表現(xiàn)出來(lái)?？萍嫉倪M(jìn)步，單片機(jī)也更加注重體積和外觀了，所以科學(xué)家想出了讓很多引腳是雙功能或多功能的。就現(xiàn)在的情況來(lái)說(shuō)，51單片機(jī)的封裝形式是多種多樣，本設(shè)計(jì)就以40線雙列直播式封裝形式為例盡心詳細(xì)介紹，如圖2-1所示。 圖2-1 51單片機(jī)管腳圖 1 主電源引腳 VCC—40腳。正常運(yùn)行和編程校驗(yàn)電源為+5V，有些產(chǎn)品可放寬至2.7~6.0V。 VSS—20腳。電路接地。 2 時(shí)鐘源 XTAL1—19腳。一般外接晶振的引腳。當(dāng)單片機(jī)直接采用外部振蕩信號(hào)源接地電平。 X

14、TAL2—18腳。外接晶振的另一引腳。當(dāng)單片機(jī)直接采用外部振蕩信號(hào)源則作為輸入端口。 3 控制,選通或復(fù)用 RST/Vpd—9腳。作為單片機(jī)復(fù)位信號(hào)輸入端口。 ALE/PROG—30腳。作為輸出允許地址鎖存信號(hào)的輸出端口，當(dāng)編程入寫時(shí)也是編程脈沖的輸入端。 PSEN—29腳。作為連接外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸出端口，輸出低電平時(shí)有效。 EA/Vpp—31腳。作為連接外部或內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸入端口，輸入低電平時(shí)有效。 4 多功能I/O端口 P0 口—32~39腳。8位漏極開(kāi)路雙向I/O口。 P1 口—1~8腳，具有內(nèi)部上拉電路8位準(zhǔn)

15、雙向I/O口。 P2 口—21~28腳，具有內(nèi)部上拉電路8位準(zhǔn)雙向I/O口。 P3 口—10~17腳，具有內(nèi)部上拉電路的準(zhǔn)雙向I/O口，實(shí)際是個(gè)特殊的第二變異功能端口。 51單片機(jī)就是通過(guò)外部封裝的40條腳組合成各不相同的應(yīng)用系統(tǒng)。 51單片機(jī)核心組成部分則如下： 主要是由算術(shù)邏輯單元，累加器和寄存器組成的運(yùn)算器；由指令寄存器，時(shí)序發(fā)生器和操作控制器的程序計(jì)數(shù)器和由程序計(jì)數(shù)器，指令寄存器，時(shí)序發(fā)生器和操作控制器組成的控制器以及主要寄存器。 2.2 keilC51的開(kāi)發(fā)環(huán)境 KeilC51是由某公司出產(chǎn)的是擁有完美的開(kāi)發(fā)環(huán)境使用C語(yǔ)言進(jìn)行51單

16、片機(jī)編程的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。由于是使用的C語(yǔ)言進(jìn)行編程，相信更加容易被廣大使用者接受，因?yàn)橄啾扔趨R編語(yǔ)言C語(yǔ)言有更加多的使用對(duì)象而且C語(yǔ)言更加容易可讀和維護(hù)也是相當(dāng)容易可以學(xué)習(xí)的。而且KeilC51的裝備還是很精良的：C編譯器，宏匯編，連接器和庫(kù)管理以及最重要的仿真調(diào)試器。 KeilC51 安裝的要求（1）Pentium 或相應(yīng)兼容處理器PC；（2）Windows 95，98，NT4.0操作系統(tǒng)；（3）至少16MB RAM 和20MB 硬盤空間。 具體的安裝步驟：第一步雙擊安裝源文件，則出現(xiàn)Keil軟件安裝畫面，安裝畫面提示在安裝之前應(yīng)當(dāng)先關(guān)閉其他應(yīng)用程序；第二步單機(jī)下一步按鈕，出現(xiàn)版權(quán)對(duì)話框

17、，選擇同意選項(xiàng)；第三步單機(jī)下一步按鈕，出現(xiàn)安裝路徑對(duì)話框，系統(tǒng)有默認(rèn)的安裝的路徑，也可以選擇其他的安裝路徑；第四步單機(jī)“NEXT”按鈕，出現(xiàn)用戶信息對(duì)話框，需要填寫各項(xiàng)信息；第五步單擊下一步按鈕，進(jìn)入正常安裝界面，顯示安裝進(jìn)度和安裝文件信息；第六步安裝好了之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到安裝完成界面，最后點(diǎn)擊“Finish”安裝結(jié)束。 代碼優(yōu)化：在Keil配置中默認(rèn)的配置可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序開(kāi)發(fā)，許多配置會(huì)影響應(yīng)用程序代碼的質(zhì)量，如果適當(dāng)?shù)男薷膮?shù)，可以改善代碼空間，那將會(huì)提高開(kāi)發(fā)效率。C51編譯器有6種不同級(jí)別的優(yōu)化：（1）常亮合并，一個(gè)表達(dá)式或地址計(jì)算式內(nèi)的幾個(gè)常量合并成一個(gè)常量（2）跳轉(zhuǎn)優(yōu)化，跳轉(zhuǎn)反

18、演或擴(kuò)張為最終目標(biāo)地址（3）無(wú)用代碼消除，將不可執(zhí)行的代碼從程序中刪除（4）寄存器變量，自動(dòng)變量和函數(shù)自變量盡可能放在寄存器中沒(méi)有為這些變量保留數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間（5）參數(shù)通過(guò)寄存器傳遞，通過(guò)寄存器最多可傳遞三個(gè)函數(shù)自變量（6）全局共用的子表達(dá)式消除，將在一個(gè)函數(shù)中多次出現(xiàn)的子表達(dá)式和地址計(jì)算式盡可能只計(jì)算一次。 單片機(jī)的C語(yǔ)言對(duì)與Windows系統(tǒng) 和對(duì)于 Dos系統(tǒng) 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE）分別對(duì)應(yīng)的是μVision和Ishell，IDE能夠完成從編輯到編譯到連接再到調(diào)試最后到仿真的整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員在編輯C或匯編源文件的時(shí)候，可以選擇使用IDE本身或者其它編譯器都是可以的。開(kāi)發(fā)人員可以

19、使用C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.obj）。開(kāi)發(fā)人員解決目標(biāo)文件時(shí)可以通過(guò)LIB51來(lái)創(chuàng)建生成庫(kù)文件，或者將其與庫(kù)文件綁在一起通過(guò)L51以這種方法來(lái)生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.abs）。開(kāi)發(fā)人員可以使用OH51 將abs文件轉(zhuǎn)換變成標(biāo)準(zhǔn)的hex 文件，再將生成的文件通過(guò)調(diào)試器dScope51進(jìn)行源代碼調(diào)試或者也可以通過(guò)仿真器直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試。 Keil C51開(kāi)發(fā)軟件的優(yōu)點(diǎn)： （1）Keil C51在生成的目標(biāo)代碼的速度效率方面有很大的優(yōu)勢(shì)，在生成的匯編代碼排布也是很緊湊而且可以使讀者很快的理解。開(kāi)發(fā)大型軟件Keil C51也能夠體現(xiàn)出高級(jí)語(yǔ)言在軟件開(kāi)發(fā)方面的部分優(yōu)勢(shì)。 （2）C語(yǔ)

20、言無(wú)論是在功能上，結(jié)構(gòu)，可讀性和可以維護(hù)上與匯編相比都更加容易學(xué)習(xí)也更加有優(yōu)勢(shì)。相信只有先用過(guò)匯編語(yǔ)言后，再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)軟件的才會(huì)在這方面有更加深刻的感悟。 2.2 Nokia/諾基亞5110 LCD Nokia的液晶顯示屏除了使用在移動(dòng)電話中，也可以作為各種便攜設(shè)備的電子顯示屏，我們可以看看它與其他產(chǎn)品的區(qū)別： ●84x48 的點(diǎn)陣LCD，可顯示4 行漢字， ●接口線很少，包括信號(hào)與電源線只有9條，能夠讓串行口和CPU之間直接對(duì)話。也能夠和各種類型的單片機(jī)進(jìn)行通信，如AVR 單片機(jī)的ＳＰI、MCS51的串口模式０等，數(shù)據(jù)傳輸迅速，寫入數(shù)據(jù)無(wú)延時(shí)。 ●如果想安裝顯示屏

21、或顯示屏損壞了想更換新的，十分方便，因?yàn)樗鞘褂脤?dǎo)電膠讓模塊與印制版連接，更本不需要到導(dǎo)線，用金屬鉤就可以連接。 ●LCD 控制器與晶片已經(jīng)綁定，模塊的大小可以做到很小。 ●使屏幕正常的工作的電流在200μA 以下，是低電流，具有省電模式。 用Nokia5110液晶的四大理由 1)具有成本效益，LCD1602可以顯示32個(gè)字符，而Nokia5110差不多，可以顯示15個(gè)漢字，30個(gè)字符。Nokia5110裸屏僅8.8元，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般50~70元。 2)接口簡(jiǎn)單，僅4根I/O線就可使用，LCD1602是11根I/O線，LCD1

22、2864是12根。 3)速度迅速，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。 下面就是5110顯示屏的實(shí)物圖，如圖2-2 圖2-2 Nokia5110顯示屏 2.3 GP2Y0A02YK0F紅外激光測(cè)距模塊 1、距離測(cè)量范圍： 20 to 150 cm 2. 信號(hào)輸出類型：電壓模擬信號(hào) 3. 包裝尺寸：29.5×13×21.6 mm 4. 功耗： 標(biāo)稱值33 mA 5. 供電電壓：4.5 to 5.5 V 6.精度和采集的AD位數(shù)以及轉(zhuǎn)化計(jì)算公式相關(guān)，10AD一般能達(dá)到0.1CM GP2Y0A02YK0F它是夏普的一款紅外激光

23、測(cè)距模塊。它一共有三部分構(gòu)成，紅外發(fā)光二極管，位置檢測(cè)電路和信號(hào)處理三部分組成。在所用的三角測(cè)量中，有許多因素是不會(huì)影響到傳感器的測(cè)量精度的，比如被測(cè)物體的材質(zhì)，環(huán)境的溫濕度，還有測(cè)量所需要的時(shí)間。當(dāng)需要測(cè)量師，傳感器所輸出經(jīng)過(guò)處理的電壓和探測(cè)距離為負(fù)相關(guān)，有一條電壓與距離的曲線。我們就可以通過(guò)測(cè)量電壓得出距離，所以我們能夠在很多場(chǎng)合使用它們，像測(cè)量距離和避開(kāi)障礙。 在最近的數(shù)十年中，夏普開(kāi)發(fā)了很多紅外激光傳感器。這些傳感器體積小，能耗也很小。 工作原理： 基本夏普的紅外傳感器多是基于三角法測(cè)量的原理。通過(guò)發(fā)射一束特定角的光，通過(guò)紅外激光的對(duì)象后，光束會(huì)反射回來(lái)，如下圖所示。CCD檢測(cè)器對(duì)反

24、射后的紅外光進(jìn)行檢測(cè)，并將得到移動(dòng)的數(shù)值l，就可以利用在初中學(xué)過(guò)的幾何知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，在原有就知道的一些值，像光發(fā)射的角度a，發(fā)射鏡頭和接受鏡頭中心的距離X，濾鏡固有的焦距f后，我們就可以通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算算出距離d。 從圖2-3的三角測(cè)量原理中我們可以知道，如果測(cè)量的距離非常小的時(shí)候，光的移動(dòng)值就可以很大，非常簡(jiǎn)單，CCD檢測(cè)器就會(huì)根本看不到這個(gè)光，也就不會(huì)測(cè)到移動(dòng)值了，這個(gè)時(shí)候電壓就為0，也就是距離很遠(yuǎn)。還有一點(diǎn)，如果測(cè)距的距離很遠(yuǎn)，偏移的距離會(huì)非常小，這個(gè)時(shí)候如果CCD檢測(cè)器精度不夠的話，就不能夠準(zhǔn)確的測(cè)量這個(gè)值，所以想要測(cè)量的距離遠(yuǎn)，那個(gè)CCD的分辨率就一定要高。

25、 圖2-3 測(cè)距原理 非線性輸出： SharpGS2XX系列傳感器不是線性的。因此，我們要在現(xiàn)實(shí)生活中使用的時(shí)候進(jìn)行修正數(shù)據(jù)。對(duì)傳感器輸出電壓和測(cè)量距離畫出一條曲線，就可以在實(shí)際使用中獲得真實(shí)有效的值。圖2-4是典型Sharp的GP2Y0A02YK0F的輸出曲線圖。從上圖中，可以看到，當(dāng)探測(cè)距離小于10厘米時(shí)，輸出的電壓急劇下降，可以看到物體的距離越來(lái)越遠(yuǎn)了，單從電壓看距離遠(yuǎn)了。 圖2-4傳感器數(shù)值曲線圖  第三章 硬件系統(tǒng)介紹 3.1 紅外激光測(cè)距的實(shí)現(xiàn)構(gòu)想 為了實(shí)現(xiàn)紅外激光測(cè)距，在

26、硬件設(shè)計(jì)中，我們可以使紅外激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭的紅外二極管發(fā)出紅外激光，當(dāng)紅外激光由CCD接收到，并通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電壓值，因?yàn)榻邮盏降墓饩嚯xCCD中心距離會(huì)隨距離的縮小而增大，紅外接收電路轉(zhuǎn)化的電壓值會(huì)隨之增強(qiáng)。又因?yàn)殡妷号c距離成比例，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)換的電壓的計(jì)算，我們可以知道紅外發(fā)射模塊與接收模塊的距離。 我們采用LCD顯示屏動(dòng)態(tài)顯示變化中的距離， LCD顯示器與STC89C52芯片的P0口與P2.0-2.5接口相接，在接受激光過(guò)程中，STC89C52芯片內(nèi)部會(huì)將電壓模擬量通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為可顯示的數(shù)字量，然后通過(guò)LCD顯示器顯示出。鍵盤與AT89C52芯片的P

27、1.3、P1.4、P1.5引腳相接，通過(guò)鍵盤接口可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置距離的報(bào)警值。而通行串口通過(guò)P3.0，P3.1進(jìn)行下載與擦除。 3.2 結(jié)構(gòu)框圖 圖3-1 結(jié)構(gòu)框圖 3.3?系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)電路圖 整個(gè)紅外測(cè)距系統(tǒng)由STC12C5A芯片、紅外激光測(cè)距模塊、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換電路與LCD顯示器等構(gòu)成，如圖3-2所示。 圖3-2 整體電路圖 3.3.1 ISP電路 通過(guò)下載引腳為P3.0、P3.1，也就是RXD和TXD進(jìn)行程序下載與擦除 ，如圖3-3所示。 ISP 即(In-System Programming)在系統(tǒng)可編程，就是在電路板上器件可以被編入最終的用戶代

28、碼， 不用從電路板上拆下原件，已經(jīng)編程的器件也可以用ISP 方式擦除或再編程,ISP技術(shù)是未來(lái)發(fā)展方向。 XL2000的ISP部份是業(yè)界首創(chuàng)的得前衛(wèi)產(chǎn)品，它完美的將編輯器的可靠性與下載的方便性融合到一起。經(jīng)單片機(jī)控制時(shí)序， 將并口ISP 兼容能力,可靠問(wèn)題完全解決了?？焖佥p松的對(duì)目標(biāo)板在系統(tǒng)編程，將相關(guān)引腳引入目標(biāo)板中。 圖3-3 下載與擦除電路 3.3.2 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路是一種可以保持輸出電壓穩(wěn)定值的電路，它無(wú)關(guān)于其它的一些因素，像輸入的電壓，負(fù)載為多少，環(huán)境的變化，還有電路本身的參數(shù)。這一種電路是可以持續(xù)輸出穩(wěn)定的直流電源，被廣泛的采用。而在這個(gè)電路中，最重

29、要的是lm7805了。 Lm7805穩(wěn)壓器能夠讓高于5V的直流電經(jīng)過(guò)整壓后以5V輸出，lm7805作為三端穩(wěn)壓集成電路，是穩(wěn)壓電路中極其重要的一部分。我們可以看到，在7805中，有兩個(gè)電容，它們分別是用作于輸入輸出的濾波電容，還有一個(gè)負(fù)載電阻。一般來(lái)說(shuō)，如果7805輸出的電流較大時(shí)，我們就應(yīng)該考慮到散熱，加個(gè)散熱板。 我們可以看到lm7805連接著三個(gè)引腳，一根時(shí)接地，還有兩根分別輸入和輸出電壓，還有一種可以增加輸出電壓的得電路，在7805的2腳和地之間連接一個(gè)用作于穩(wěn)壓的二極管，我們可以將輸出電壓增加，增加的值為二極管的穩(wěn)壓值。 穩(wěn)壓電路如圖3-4所示。 圖3-4 穩(wěn)壓電路

30、 3.3.3 顯示模塊Nokia5110lcd 5110液晶屏的6根引腳與51單片機(jī)的P2 I/O口的連接方式： 5110_RST <---> P2.0 5110_SCE <---> P2.1 5110_OSC <---> P2.2 MOS1(SDIN) <---> P2.3 MIS0(DC) <---> P2.4 SCK <---> P2.6 如圖3-5所示為5110的連接方式。 圖3-5 5110顯示電路 3.3.4 鍵盤 我們?cè)O(shè)置鍵盤（圖3-6）進(jìn)行更改距離，

31、所以使用一個(gè)單獨(dú)的鍵盤按鍵輸入單元，三個(gè)按鈕，兩個(gè)按鈕和單片機(jī)的p35和p35相接，另一個(gè)與int1連接,通過(guò)鍵盤接口可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置距離的報(bào)警值。 圖3-6 按鍵 3.3.5紅外激光測(cè)距模塊 GP2Y0A02YK0F測(cè)距模塊擁有三條接口，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)是數(shù)據(jù)傳輸接口。它由PSD(position sensitive detector) 和IRED (infrared emitting diode) 以及信號(hào)處理電路三部分組成。三角測(cè)量法中，被測(cè)物體的材質(zhì)，溫度濕度，測(cè)量時(shí)間不會(huì)影響到傳感器的測(cè)量精度。傳感器輸出電壓正比于探測(cè)距離。通過(guò)測(cè)量電壓檢測(cè)對(duì)象就可得出

32、距離，從而使傳感器可以用于距離的測(cè)量，避障等場(chǎng)合。 圖3-7顯示了模塊的連接方式。 圖3-7 測(cè)距模塊 3.3.6復(fù)位電路 復(fù)位電路（圖3-8）設(shè)計(jì)能夠直接關(guān)系到單片機(jī)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，因?yàn)閱纹瑱C(jī)電源電壓變化時(shí)刻不穩(wěn)定，那么單片機(jī)不能立即投入工作，需要繼續(xù)保持在復(fù)位狀態(tài)，直到電源穩(wěn)定，單片機(jī)才開(kāi)始工作。復(fù)位電路有三種，有手動(dòng)按鍵（上電）復(fù)位、自動(dòng)上電復(fù)位和積分復(fù)位。在此說(shuō)明最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位：即上電后由于電容作用單片機(jī)延時(shí)一段時(shí)間后再開(kāi)始工作（選擇電解電容有正負(fù)極，耐壓10V以上，容量10uF，使用時(shí)不可以接反，電容外殼上白為負(fù)極，黑為正極）。 圖3-8

33、 復(fù)位電路 3.3.7 時(shí)鐘電路 單片機(jī)內(nèi)核時(shí)鐘相當(dāng)于心臟，其的波形在XTAL1和XTAL2引腳上為波形，頻率為所選晶振頻率，在51單片機(jī)中，晶振頻率一般選擇為11.0592M或12M。頻率決定單片機(jī)的速度，波形質(zhì)量決定了單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般把兩個(gè)濾波電容接在晶振兩個(gè)引腳接，電容一般選擇15~45pf。 單片機(jī)的時(shí)鐘通常需要多種時(shí)鐘，所以時(shí)鐘振蕩器有振蕩器與分頻器組成。 Mcs-51內(nèi)部有一個(gè)可控高增益反相放大器，它是用于構(gòu)成振蕩器的。Xtal1和xtal2是該放大器的輸入端與輸出端。在片外跨接一個(gè)晶振和兩匹配的電容c1與c2，就構(gòu)成了自激振蕩器，如圖3-9。 晶體振蕩器

34、，簡(jiǎn)稱晶振。在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。 晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。 一般的晶

35、振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p?，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè)22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。晶體振蕩器也分為無(wú)源晶振和有源晶振這兩種類型。無(wú)源晶振和有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無(wú)源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無(wú)法振蕩起來(lái)，所以“無(wú)源晶

36、振”這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確；有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。 圖3-9 時(shí)鐘電路 3.3.8蜂鳴器電路 NPN三極管的基極由IO口控制,P1.7高電平時(shí)三極管導(dǎo)通,蜂鳴器與電源的通路接通,蜂鳴器報(bào)警,P1.7低電平時(shí)三極管截止,蜂鳴器的通路斷開(kāi)不報(bào)警。如圖3-10所示。 圖3-10 蜂鳴器電路 3.4測(cè)距原理與測(cè)距方法的選擇 3 3.1相位激光測(cè)距 由于它具有很高的準(zhǔn)確度，一般情況下能夠達(dá)到毫米級(jí)，為了能夠有效的反射信號(hào)，并且為了能使被測(cè)量的物體限制在與儀器精度相關(guān)的某一個(gè)定位點(diǎn)上，對(duì)于這種測(cè)距儀一般都會(huì)配置有一個(gè)反射信號(hào)

37、的鏡子。 如果調(diào)節(jié)與光相關(guān)的角頻率ω，在需要測(cè)定的距離D上面來(lái)回往返的相位延遲為φ，則可以算出對(duì)應(yīng)時(shí)間t ： t=φ/ω 將此關(guān)系代入（3-6）式距離D可表示為 D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) =c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中： 其中： 激光信號(hào)來(lái)回φ--總相位延遲。 ω--角頻率調(diào)制信號(hào)，ω=2πF。 U--值等于四分之一波長(zhǎng)調(diào)制單元長(zhǎng)度 波長(zhǎng)調(diào)制N--勘測(cè)線包含一半的數(shù)量。 Δφ--信號(hào)線和所測(cè)量的相位延遲時(shí)間產(chǎn)生較少的π部分。調(diào)制波是勘測(cè)線ΔN--波長(zhǎng)包括小于一半的小數(shù)部分。 半ΔN=φ/ω在給定調(diào)制和

38、標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，的頻率的C /（4πf）是一個(gè)常數(shù)，然后測(cè)量到一半測(cè)量線的距離包含測(cè)量和少量的小數(shù)部分的波長(zhǎng)測(cè)量測(cè)量N或φ，由于現(xiàn)代精密加工技術(shù)和無(wú)線電測(cè)向技術(shù)發(fā)展階段，φ是為了實(shí)現(xiàn)高的測(cè)量精度。 由于沒(méi)有一個(gè)相角φπ的可通過(guò)測(cè)量不同的方法，通常是最廣泛使用的測(cè)量延遲和相位的數(shù)字測(cè)量階段進(jìn)行，目前的近程激光測(cè)距儀用在數(shù)字測(cè)量原理，為了獲得相位φ。 3.4.2脈沖法激光測(cè)距 事實(shí)上，該原理類似于超聲波的相位法測(cè)距，從可能的最大大約幾百米，精度可達(dá)到毫米級(jí)，但根據(jù)從使用相法這一原理是有限的，不能擴(kuò)展，這種方法廣泛應(yīng)用于國(guó)外。脈沖激光一般為使用紅外激光器，包括近紅外和遠(yuǎn)紅外激光的激光，這

39、兩者分別發(fā)出可見(jiàn)和不可見(jiàn)的光點(diǎn)。在此技術(shù)基礎(chǔ)，我們所需要的激光連續(xù)性，所以測(cè)距儀要求速度慢，瘦肉，峰值輸出功率能夠高重復(fù)率的良好和廣泛的。脈沖激光測(cè)距的原理是： 現(xiàn)在講一講脈沖激光測(cè)距的原理： 首先當(dāng)確定激光測(cè)距的目標(biāo)時(shí)，就發(fā)射一束光脈沖，光脈沖經(jīng)過(guò)光學(xué)透鏡后，就有一束在透鏡內(nèi)進(jìn)入激光的反饋電路中，他記載著發(fā)射時(shí)間，在光電轉(zhuǎn)換和整流濾波后，電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字開(kāi)始時(shí)間結(jié)束轉(zhuǎn)換芯片;另一種是由脈沖激光束的發(fā)散角透鏡壓縮的飛行漫目標(biāo)障礙物的開(kāi)始遇到后，激光返回到電路的激光接收處理部，以同樣的方式，由光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大級(jí)濾波器，整流所得到的時(shí)間 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片來(lái)結(jié)束的定時(shí)的末尾，以完成測(cè)量過(guò)程

40、。 其中D是測(cè)量距離，T為測(cè)量點(diǎn)的分析，花，空氣中的速度c激光傳輸（假設(shè)你已經(jīng)設(shè)置了環(huán)境參數(shù)測(cè)量）的時(shí)間之間的往返，n是測(cè)量大氣折射率，所以容易得到：D = CT / 2N 3.4.3 激光三角法測(cè)距 在被測(cè)物體表面上方,用一束激光以一定的角度照射,激光在物體表面發(fā)生反射或散射,在另一個(gè)角度用成像系統(tǒng)對(duì)激光反射或散射光進(jìn)行匯聚成像,被測(cè)物體上激光照射所產(chǎn)生的光斑的位置變化,光反射或散射的角度也會(huì)變化,用光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光線進(jìn)行匯聚,光斑成像在CCD或者PSD位置傳感器上,沿激光方向當(dāng)被測(cè)物體發(fā)生移動(dòng)時(shí),位置傳感器上的成像光斑就會(huì)發(fā)生移動(dòng),其位移對(duì)應(yīng)物體移動(dòng)距離,從而間接的實(shí)現(xiàn)激

41、光測(cè)量。由于入射和反射光構(gòu)成一個(gè)三角形,對(duì)光斑 位移的計(jì)算,幾何三角和激光器運(yùn)用其中,所以這種方法被稱為激光三角測(cè)量法。 激光三角法位移測(cè)量的原理是，發(fā)射一束激光就會(huì)形成在被測(cè)物體的體表上以某一角度聚焦，然后從另一角度反射回來(lái)，對(duì)反射激光光斑進(jìn)行成像，發(fā)射的激光照到被測(cè)物體的表面也會(huì)有不同，所以散射或者反射回來(lái)的光也會(huì)有很大的不同，使用CCD光電探測(cè)器通過(guò)檢測(cè)出光斑像的位置，就可以計(jì)算出主光線的角度，從而計(jì)算出物體表面激光照射點(diǎn)到測(cè)距儀之間的距離。 放在以前，因?yàn)榧夹g(shù)原因，成本高和體積大等方面的因素，它的應(yīng)用沒(méi)能夠普及開(kāi)來(lái)。隨著時(shí)代的發(fā)展，近年來(lái)電子技術(shù)在不斷的發(fā)展，尤其是半導(dǎo)體激光器和C

42、CD等光電圖像探測(cè)電子芯片的發(fā)展，激光三角的測(cè)距儀在性能不斷改善，體積也越來(lái)越小了，成本也下降了，也能從實(shí)驗(yàn)室中走出來(lái)了，從研究到實(shí)際。 用在測(cè)量傳感器和被測(cè)目標(biāo)之間直線距離的激光三角測(cè)距儀器已經(jīng)出現(xiàn)了10多年了，隨著一些數(shù)字電子原器件和擁有大功率數(shù)字信號(hào)處理器的聯(lián)合使用讓激光能夠?qū)τ谀繕?biāo)的顏色和背景噪音變得不是十分的敏感，使得激光三角的測(cè)量技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一大批視覺(jué)相機(jī)，它是用來(lái)檢測(cè)標(biāo)簽方向，探測(cè)一些物品的表面是否有一些缺陷，近年來(lái)則用來(lái)做更加復(fù)雜的事，比如孔徑、溝槽間隙或者是機(jī)加工（成形）零部件上的通道等。 臺(tái)階高度測(cè)量 激光三角測(cè)量可以用在很

43、多方面，像在于臺(tái)階的高度，確定被擠壓的物品的形狀和機(jī)器人的定位和控制，可以提供很好的分辨率。但是使用這種測(cè)量方法也有局限，原因是因?yàn)閭鞲衅鞯某叽绶浅５男?，測(cè)距距離很小，就意味著需要很多傳感器，因此讓這種方法貴又復(fù)雜。 將激光三角傳感器和一種控制器相連接起來(lái)，就能夠在直線上獲得有用的二維數(shù)據(jù)。但是這種方式能夠產(chǎn)生直線而不是一個(gè)點(diǎn)，而這種控制器應(yīng)該能夠輸出橫跨直線的距離數(shù)值。不過(guò)這種系統(tǒng)的局限在于過(guò)于巨大，而且傳感器有移動(dòng)部件，就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)震動(dòng)和沖擊而損壞。 在線測(cè)量對(duì)于三角激光測(cè)量來(lái)說(shuō)是一個(gè)很重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它可以完成許許多多非接觸式測(cè)量，這是接觸式測(cè)量不能完成的任務(wù)。一般的光學(xué)測(cè)量在大地測(cè)繪

44、和建筑工程中有非常多應(yīng)用，其中的測(cè)量距離的方法基礎(chǔ)原理是三角幾何學(xué)。 在90年代左右，人們認(rèn)識(shí)到可以將激光和三角測(cè)量原理相結(jié)合起來(lái)，也就形成了今天的激光三角測(cè)距器。它有很多優(yōu)點(diǎn)，精度很高不會(huì)受到被測(cè)量物體性質(zhì)的影響，比如材料、質(zhì)地、形狀、反射率。從白色到黑色，從塑料，金屬到陶瓷。 3.4.4激光的選擇 激光測(cè)距儀一般分為紅光與紅外激光，紅外看不到。我們這里選擇紅外，下面為紅外線的介紹和他的一些優(yōu)點(diǎn)。 在最近的二十年來(lái)，紅外輻射技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展成了一門新興技術(shù)科學(xué)。他被廣泛的應(yīng)用在很多重要的領(lǐng)域如醫(yī)療，軍事，生產(chǎn)，科研。紅外線的輻射也能夠作為發(fā)展測(cè)量技術(shù)，空間科學(xué)技術(shù)和遙感技

45、術(shù)的手段。 紅外線作為電磁波的一種，它的波長(zhǎng)有一定的范圍，為0.6到1000μm。一般情況下，我們將紅外線分成兩部分；波長(zhǎng)小于5.6的，離紅色比較近的為近紅外線；波長(zhǎng)大于5.6的，我們將它稱為是遠(yuǎn)紅外線；將它們區(qū)分為遠(yuǎn)近紅外線是相對(duì)的，也有的人將它們區(qū)分為近紅外，中紅外，遠(yuǎn)紅外。波長(zhǎng)2以下為近紅外；波長(zhǎng)為2到25為中紅外，大于25為遠(yuǎn)紅外。 世界上的紅外線的產(chǎn)生跟溫度是有很大的關(guān)系。自然界中所有的物體，只要溫度大于絕對(duì)零度，都會(huì)輻射出紅外線。它輻射的能量大小和發(fā)出的波長(zhǎng)是有這個(gè)物體表面的溫度決定的。根據(jù)黑體輻射，我們可以得到。物體表面浮射出的能量和溫度的四次方成正比；物體溫度越低，它的波長(zhǎng)

46、越長(zhǎng)，隨著物體表面的溫度上升，它發(fā)出的波長(zhǎng)也就越短，就是隨溫度升高，波長(zhǎng)向近紅外移動(dòng)。 ??發(fā)射出的紅外線一旦被物體吸收，紅外輻射出的能量就可以轉(zhuǎn)化為熱能，它能夠加快物體的溫度上升。當(dāng)紅外線發(fā)生器發(fā)出的紅外光照到某件物體表面的時(shí)候，它發(fā)射出的頻率和物體分子運(yùn)動(dòng)的頻率相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生該物體分子的強(qiáng)烈振動(dòng)，就會(huì)使該物體產(chǎn)生劇烈摩擦，溫度就會(huì)上升。所以常常說(shuō)紅外線為熱輻射線或者叫溫度射線?？梢愿鶕?jù)這種射線的性質(zhì)，利用紅外輻射涂層的時(shí)候，能夠照射這種涂層加快干燥。當(dāng)發(fā)射一束紅外激光時(shí)，能夠有一部分被涂層吸收，轉(zhuǎn)化為熱能從涂層下方加熱涂層。由于這一種涂層的自發(fā)熱效應(yīng)，能夠加快有效地加熱涂層。而且這種加

47、熱自內(nèi)向外，自上而下，干燥過(guò)程與預(yù)熱干燥相似，所以效果很好。 紅外線不易散射，它具有很強(qiáng)的穿透能力 ，它能夠穿過(guò)云霧等懸浮物，而且還具有抗干擾能力，對(duì)于環(huán)境影響較小，也不會(huì)干擾鄰近的無(wú)線設(shè)備，因此能夠得到很廣泛的使用。 現(xiàn)在，有一些紅外的發(fā)射器件和一些接收器件都能夠發(fā)出和接受是波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)的光，正好它們的波長(zhǎng)能夠匹配。紅外它具有許許多多的特點(diǎn)，可以被吸收，反射，折射，散射和干涉。黑體是能夠?qū)⑺泄馕盏模òt外輻射），還有能夠?qū)⑺械墓夥瓷涞臑殓R體，另外還有將所有光透射的透明體。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，大自然中是不存在這三種物質(zhì)的，只有部分反射，部分吸收的灰體。 紅外的優(yōu)點(diǎn)： 1. 采用紅外

48、激光的發(fā)光二級(jí)管，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，體積小，成本較低 2. 對(duì)紅外的調(diào)制很簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)編碼發(fā)射 3. 紅外線不會(huì)通過(guò)阻礙物 4. 具有低耗能，反應(yīng)快的特點(diǎn) 5. 具有極強(qiáng)的在干擾環(huán)境下工作的能力 6. 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，基本上對(duì)于人畜無(wú)害 第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)軟件流程圖 按工作原理與硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖（如圖4-1）。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中。當(dāng)紅外系統(tǒng)被啟動(dòng)后，首先，對(duì)STC12C2單片機(jī)進(jìn)行初始化。然后，當(dāng)STC89C2單片機(jī)接收到紅外接收電路傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換程序，將片外的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)電壓和距離轉(zhuǎn)

49、換子程序，將變化的電壓轉(zhuǎn)換為距離。最后，在動(dòng)態(tài)掃描LCD顯示器上顯示出來(lái)。主程序流程圖上圖所示。 圖4-1 軟件流程圖 4.2 部分代碼 LCD部分 寫入八位比特?cái)?shù)據(jù) void writeByte(unsigned char wByte, unsigned char datOrCmd) { unsigned char i; CS = 0; //使能 DC = datOrCmd; //1-數(shù)據(jù) //0-指令 for(i = 8; i; i--) //8位數(shù)據(jù), 先高后低

50、 { if(wByte & 0x80) { DIN = 1; } else { DIN = 0; } CLK = 0; wByte <<= 1; //移位(延時(shí)) CLK = 1; //上升沿寫入 } CS = 1; //禁止 } 清屏 void clear()//清屏 {

51、 unsigned int i; writeCmd(0x80); writeCmd(0x40); for(i = 504; i; i--){ writeDat(0x00);//將所有RAM寫0 } } 設(shè)置寫數(shù)據(jù)位置 //x: 0 - 83 //y: 0 - 5 void moveTo(unsigned char x, unsigned char y)//設(shè)置寫數(shù)據(jù)位置 { writeCmd(x|0x80); writeCmd(y|0x4

52、0); } 設(shè)置寫入字符 //x:0~9 //y:0~2 void writeChar(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char c) //寫一個(gè)字符 { unsigned char i, j; c -= 32; x <<= 3; y <<= 1; for(j = 0; j < 2; j++) { moveTo(x, (y + j)); for(i

53、= 0; i < 8; i++) writeDat(font[c][8 * j + i]); } } 設(shè)置寫入字符串 //x:0~9 //y:0~2 void writeString(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str)//寫一個(gè)字符串 { while(*str && x < 10) { writeChar(x++, y, *str); str++; }

54、 } 設(shè)置全局 void LCDInit(void) { RST = 0; RST = 1;//硬件復(fù)位 writeCmd(0x21); //工作模式, 水平尋址, 擴(kuò)展指令 writeCmd(0x07); //VLCD溫度系數(shù),設(shè)置0x04~0x07,越小越黑 writeCmd(0x13); //設(shè)置偏置系統(tǒng)(BSx) 1:48,設(shè)置為0x10~0x17 writeCmd(128+65); //設(shè)置電壓VLCD = 3.06 + 0.06*

55、Vop, 對(duì)比度調(diào)整,設(shè)置為0x80~0xff;128+(0~127) writeCmd(0x20); //工作模式, 水平尋址, 常規(guī)指令 writeCmd(0x0c); //普通模式 writeCmd(0x80); //起始頁(yè)地址0 writeCmd(0x40); //起始列地址0 clear(); //清全屏 } 主函數(shù) 設(shè)置顯示屏，以及蜂鳴器和距離調(diào)節(jié)函數(shù) void main() { L

56、CDInit(); writeString(0,0,"NOW: cm"); writeString(0,1,"SET: cm"); writeString(0,2,"B S:"); while(1) { Buzz=1; if(key1==0) { delay(10); if(key1==0); { Set++; if(Set>=20) { Set=20; } while(!key1); } } if(

57、key2==0) { delay(10); if(key2==0) { Set--; if(Set<=3) { Set=3; } while(!key2); } } if(key3==0) { delay(10); if(key3==0) { flag=~flag; Buzz=0; while(!key3); } } 寫入測(cè)距函數(shù) Distance_shi=Distance/10; D

58、istance_ge=Distance%10; writeChar(4,0,Distance_shi+48); writeChar(5,0,Distance_ge+48); Set_shi=Set/10; Set_ge=Set%10; writeChar(4,1,Set_shi+48); writeChar(5,1,Set_ge+48); if(flag==0) { writeString(5,2,"O N"); } else { writeString(5,2,"OFF"); } } }

59、 void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } 第五章 實(shí)物制作與調(diào)試說(shuō)明 5.1 材料的選擇 這一次的做畢業(yè)設(shè)計(jì)，選擇的材料需要體積小，價(jià)格要便宜而且要合適，所以這一次選擇的版就用單面板。我們采用單面板來(lái)完成這次的制作，使用能使點(diǎn)了簡(jiǎn)化的元器件。 5.2 電路板PCB的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的PCB是用Altium Designer完成的制作的，系統(tǒng)功能區(qū)塊圖將系統(tǒng)分割成幾個(gè)PCB，正式布線前考慮到板的大小，決定使用封裝方法和各PCB的

60、大小，因?yàn)榧夹g(shù)和條件有限，所以我們只能做單面板，跳線比較多，也要考慮成本和干擾的問(wèn)題，制作起來(lái)有一定的難度，制作時(shí)間也比較長(zhǎng)。布置元件，這項(xiàng)工作是電路板設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的工作，也是件麻煩的事。 5.3 印刷電路板的制作 繪制好PCB后需要將其打印出來(lái)，然后再用熱轉(zhuǎn)印法將繪制好的PCB轉(zhuǎn)印到銅板上，再把轉(zhuǎn)印好的板子放到含有三氯化鐵的腐蝕液，腐蝕完后用清水沖洗干凈。將腐蝕好的銅板進(jìn)行鉆孔，打好孔后用細(xì)砂紙?jiān)诜筱~面擦至光亮，最后刷上助焊劑和無(wú)水酒精。按照印制板的絲印層的元件圖標(biāo)來(lái)安裝元器件，依據(jù)底層的走線方式，以免安裝元件出錯(cuò)，本電路有多處是貼片，所以焊接起來(lái)有一定的難度。為了避免出現(xiàn)插

61、錯(cuò)元器件或者虛焊漏焊現(xiàn)象，我們又是經(jīng)過(guò)多次的仔細(xì)對(duì)照與檢查，最后終于圓滿完成了任務(wù)。 5.4 單片機(jī)測(cè)試 在所有元器件都焊接好后，將編譯調(diào)試通過(guò)的源程序燒錄到STC12C5A60S2集成芯片中，使用電壓表測(cè)試電源是否正常，這一次使用的電源是5V的電源，還要檢查復(fù)位的引腳的是否正常。調(diào)試系統(tǒng)時(shí)要很有耐性，靜下心來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)的測(cè)，一定不能著急。 5.5 電路調(diào)試 硬件調(diào)試：先按照電路圖進(jìn)行檢查，看是否有問(wèn)題。在檢查元件焊接是否有問(wèn)題，如漏焊元器件或者元器件虛焊的現(xiàn)象，我們?cè)诤附油旰鬀](méi)有檢查，而導(dǎo)致在第一次試調(diào)是不能實(shí)現(xiàn)功能，在再三檢查后才發(fā)現(xiàn)是有兩個(gè)鍵位器的位置換轉(zhuǎn)了而導(dǎo)致無(wú)法實(shí)

62、現(xiàn)功能。檢查完畢后就利用萬(wàn)用表來(lái)進(jìn)行一些必要的基本的測(cè)量，測(cè)量元件是否有問(wèn)題，測(cè)量那些連線和接點(diǎn)，看看它們的通斷狀態(tài)，是否我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)的要求符合。最后接上電去進(jìn)行測(cè)試。 軟件測(cè)試：把編寫好的程序用學(xué)習(xí)板燒寫進(jìn)STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)，按復(fù)位鍵進(jìn)行調(diào)試，如有問(wèn)題就再進(jìn)行檢查。反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，改正，盡量減少誤差。 總體測(cè)試：我們反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)測(cè)到的距離都是一個(gè)值之間，按復(fù)位鍵后再測(cè)試遠(yuǎn)的地方，發(fā)現(xiàn)測(cè)試到的數(shù)據(jù)波動(dòng)性比較大，誤差很大，測(cè)到的數(shù)據(jù)有隨時(shí)變化，經(jīng)過(guò)多次的測(cè)試后，我們決定重新檢查電路。后來(lái)發(fā)現(xiàn)原來(lái)是學(xué)習(xí)板上供紅外模塊的電量不足；需要直接的5V電源。再檢查幾遍發(fā)現(xiàn)沒(méi)問(wèn)題就

63、再次上電，終于測(cè)出了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，功能實(shí)現(xiàn)。 5.6 紅外激光測(cè)距的調(diào)試 硬件電路調(diào)試好后，將程序通過(guò)學(xué)習(xí)板編譯下載到單片機(jī)中。根據(jù)傳感器的特性，測(cè)距的距離在20cm～150cm，誤差會(huì)小于2厘米。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，讓誤差能夠減小到可接受的范圍。誤差所涉及的范圍比較廣，這里就不做說(shuō)明了。 第6章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我大學(xué)生活的最后一次課程實(shí)習(xí)，我要把在學(xué)校所學(xué)到的知識(shí)用在這一畢業(yè)設(shè)計(jì)中。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我了解到僅僅在學(xué)校的知識(shí)是不能夠完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的,還要將理論和實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，能夠從理論中得出結(jié)論，才可能讓自己擁有獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力

64、。因?yàn)樽约哼€很不成熟，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況下，遇到了許許多多的問(wèn)題。由于時(shí)間的限定和自己的水平有限,紅外激光測(cè)距還有很多不足之處，比如測(cè)量的準(zhǔn)確性還不是很高，有時(shí)會(huì)受到外界的光的影響，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)。在這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我也不是沒(méi)有收獲,讓我能夠把以前學(xué)過(guò)的知識(shí)溫習(xí)了一遍，把原來(lái)一些還沒(méi)有弄清楚的地方弄清楚了，豐富了大腦的儲(chǔ)備，同時(shí)能夠在圖書館和網(wǎng)上查資料的的時(shí)候拓展一下自己的知識(shí)面，能夠充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，讓我能夠不僅學(xué)到知識(shí)，還可以提高實(shí)際操作能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生的最后一次作業(yè)，它是一個(gè)總結(jié)，也是一個(gè)開(kāi)始，它作為我學(xué)習(xí)生涯的匯總，也是我在不久的將來(lái)工作的一

65、個(gè)起點(diǎn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)一個(gè)人能夠在將來(lái)工作時(shí)有獨(dú)立分析和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力；另外從學(xué)校的教育者的角度來(lái)看，指導(dǎo)學(xué)生也是教師的最后一次教學(xué)。從畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)看，以前學(xué)到的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這就需要我們一邊學(xué)習(xí)一邊做設(shè)計(jì)，這也讓我感受到書本上的知識(shí)太理論了，面對(duì)一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)就很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還有很多，以前自認(rèn)為什么多行，只要自己想學(xué)，自己想做，就可以完成，有點(diǎn)眼高手低，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才知道原來(lái)不是那么簡(jiǎn)單，知識(shí)有些要從頭學(xué)起，還要進(jìn)行深入的思考，和實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)慢慢地才能弄懂，是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程。所以我了解到在以后的工作生活中，不能眼高手低，要腳踏實(shí)地，要做到活到老學(xué)到老。 總之，在這一次的畢設(shè)中，一開(kāi)始就有很多困難，真是俗話說(shuō)得好萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知如何入手。后來(lái)經(jīng)過(guò)查資料和詢問(wèn)同學(xué)和老師，定了一個(gè)方向，然后慢慢開(kāi)始做，做種做完后真是如釋重負(fù)。此外，我還在工科上得出一個(gè)結(jié)論，就是只有通過(guò)實(shí)際應(yīng)用才能夠體現(xiàn)理論的價(jià)值。在學(xué)校里我以為學(xué)了很多知識(shí)，但在實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)是另外一回事，所以只有你能運(yùn)用這些知識(shí)時(shí)才算真正學(xué)會(huì)。