AT89C52单片机相位式激光测距信号处理电路设计+程序+电路图
毕业论文关键词 激光测距 相位 混频 单片机 仿真
Title Title Title Title Design of phase-shift laser ranging signal processingcircuitAbstract Abstract Abstract AbstractThe simulation design of laser range-finding and signal processingpresented in this paper is based on phase-shift measurement, which is adetection of measuring the target by echo phase. In other words, by thismeasurement, we can figure out distance data by the phase differencebetween the measurement signal and the echo signal. This measurement hasbeen widely applied in some fields including military, aviation, industryand sport, etc. The continuing trend in phase-shift development isminiaturization, high-reliability so that it can easily own a wonderfulintegration with other instruments.This paper briefly proposes the principle of pulsed laser ranging whilehighlights the principle of phase-shift laser ranging as well as thespecific design scheme of phase-shift laser ranging which centre s on thepart of signal processing involving some kind of issues such as mixer,amplifier circuit, phase discriminator, signal processing and displaycircuit and some other problems like the software and hardware designingof AT89C52 monolithic integrated circuit and C language programming. Byusing the “ Proteus ” and “ Mul t isim ” , we can make a drawing and simulatefor some modules and finally proceed to error analysis according to thesimulation.
Key words Laser Ranging Phase Mixer MCU Simulation
目 次
1 引 言 1
1.1 激光测距的国内外发展状况 1
2 常用激光测距方法的基本原 理 2
2.1 脉冲式激光测距 2
2.2 相位式激光测距 3
3 硬件电路部分 4
3 .1 DDS 技术简介 4
3.2 混频滤波电路设计 6
3.3 相位差测量电路 9
3.4 单片机电路 14
3.4.1 相位测量方案比较 14
3.4.2 AT89C52 简介 16
3.4.3 显示模块 18
4 C 语言设计部分 19
5 仿真结果及误差分析 23
6 整体电路图 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录 A 程序清单 31
1 1 1 1 引言引言引言引言随着科学技术的不断发展和进步，人们在民用和军事领域，对距离量的测量要求越来越广泛 ， 测量范围和测量精度的要求都在不断增加 ， 因此人们在不停的研究新的测量方法和理论 。 近年来 ， 激光技术得到了非常巨大的发展 ， 从而引起了激光应用技术的巨大革命，促进了相关学科的发展，激光器已被确认为 20 世纪最重要的发明之一 ， 而激光技术的发展 ， 标志着人们掌握和利用光波进入了一个新阶段 ， 激光技术出现后 ， 应用到各种测量 （ 大地测量 、 地形测量 、 工程测量 、 航空摄影测量以及人造地球卫星的观测和月球的光学定位等冈田测量 ） 中 ， 同时 ， 现代电子技术的飞速发展和光电器件性能的不断提高，使激光测距仪成为距离测量的主要仪器之一。激光与普通光源有显著的差别，例如激光的发散角小，即所谓的方向性好或准直性好 ； 激光的单色性好 ， 即相干性好 ； 激光的输出功率虽然有限 ， 但是功率密度很高 ，一般的激光亮度要比太阳表面的亮度大。与其他测距技术相比，激光具有角分辨力高，抗干扰能力强，可以避免微波贴近地面的多路径效应和地物干扰问题 ， 并且具有天线尺寸小 、 质量轻 、 结构小巧 、 和安装调整方便等优点 ， 激光测距仪是目前高精度测距最理想的仪器之一 ， 由于以上各方面的原因 ， 使得激光测距在测量领域得到了青睐 ， 并被迅速推广应用 ， 在国民经济和国防建设中具有非常重要的意义。1 1 1 1 ． ． ． ． 1 1 1 1 激光测距的国内外发展状况 激光测距的国内外发展状况 激光测距的国内外发展状况 激光测距的国内外发展状况1.1.1 国外状况激光测距技术最早是应用在军事领域，世界上第一台激光测距仪名为柯利达 Ⅰ型，它于 1961 年诞生在美国的休斯飞机公司。第二年，第一台军用激光测距仪进行了示范表演 ， 并取得了成功 。 随后 ， 休斯公司又研制出几种军用的激光测距机 ， 并进行了试验 ， 试验结果的成功证明了激光测距技术可以作为一种新型的测距技术代替原有的测距技术。激光测距仪经过了 40 多年的发展和改进，军用激光测距仪已经更新了两代，并且研制了第三代。1.1.2 国内 状况国内用于激光测距的仪器还处在一个比较低层次的水平上 ， 这主要体现在一起的研发和生产方面 ， 源]自=优尔-^论-文"网·www.youerw.com/ 这是因为 ， 我国光电测距仪的研发起步比较晚 ， 国内比较权威的研究机构 ， 例如清华大学 、 常州二电和北二光等几家单位都是从七十年代才开始进行研制 。 目前也只有少数的几家公司可以生产普通的测距仪 ， 而且大多还是八十年代清华大学研制的 DCH 型测距仪 ， 这种测距仪的技术较为陈旧 ， 精度较低 ， 稳定性也不是非常理想。国内的激光测距仪主要以 “ 南方测绘 ” 的产品为准，型号为 ND-3000/200 0红外测距仪，测距能达到的最远距离分别是 3 公里和 2 公里，发射波长为 0.865mm ，精度为 5mm+3ppm ， 调制频率 3 种可调 ， 焦距也可以调整 。 该测距仪的测距精度可以说是比较高了，但是它的测量过程需要合作目标，这也限制了该种测距仪的应用范围 。2 2 2 2 常用激光测距方法的基本原理 常用激光测距方法的基本原理 常用激光测距方法的基本原理 常用激光测距方法的基本原理2 2 2 2 ． ． ． ． 1 1 1 1 脉冲式激光测距 脉冲式激光测距 脉冲式激光测距 脉冲式激光测距脉冲式激光测距的特点是将激光以脉冲的形式发射出去 ， 通过待测目标的反射回波进行距离的测量 。 这种测量方式的测量目标可以是非合作式的 ， 所以使用非常方便 ，在军事上对敌占区的某一目标进行测量时 ， 这个优点表现的更加突出 。 但是这种测量方式的缺点在于 ， 测量的是激光发射与接收的时间差 ， 被测目标表面高低不平以及对时间测量的技术的限制都会对发射与接收的时间差造成影响 ， 所以脉冲式激光测距的精度一般较低。