基于单片机的红外线测距系统 毕业论文

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1、滨江学院学年论文题目基于单片机的红外线测距系统院系滨江学院专业电子信息工程学生姓名学号20092305061指导教师职称讲师二Ｏ一二年十二月二日目录1引言-1-1.1红外线测距的工作原理-1-1.2红外线测距的基本结构-2-1.3红外测距与超声测距的优缺点及应用-3-2测距系统硬件设计-3-2.1系统硬件结构电路图-3-2.2各硬件电路设计-4-2.2.1红外发射电路-4-2.2.2红外接收电路-5-2.2.3报警-7-2.2.4键盘-8-2.2.5电源-8-2.2.6LED显示说明-10-2.2.7ATmega16单片机-11-3测距系统软件设计-12-3.1系统软件结构框图-12

2、-3.2各程序设计函数说明-14-3.2.1主程序模块-14-3.2.2设定输入/输出引脚-15-3.2.3A/D转换模块-16-3.2.4LED动态扫描显示模块-16-3.2.5UART操作的基本函数-17-3.2.6键盘处理模块-19-4误差分析-21-5结论-21-参考文献-21-谢辞-21--22-基于单片机的红外线测距系统常程南京信息工程大学电子信息工程专业，南京210044摘要：在该设计中，以AVR单片机为核心，设计了一种基于ATmega16芯片的红外测距模块。首先，红外测距的工作原理基本结构做了详细说明。其次，介绍了红外测距的硬件设计和软件设计。在硬件设计中，介绍了红外

3、测距实现的构想，给出红外测距硬件电路原理图，并说明了红外发射驱动电路、红外接收驱动电路、报警电路、键盘、电源电路、LED显示电路工作原理及ATmega16单片机的管脚分配。在软件设计中，说明了整个程序流程及各程序设计函数和误差分析。最后，是对整个设计的结论。关键字：红外线；AVR；ATmega161引言1.1红外线测距的工作原理红外辐射是整个光谱辐射的一部分，红外辐射具有光的基本属性。红外技术是光学的一个应用分支，光学中的几何光学和物理光学同样是红外系统的理论基础。在红外系统的性能分析和计算中常用光学传递函数方法去分析评价系统质量。在红外系统能量计算中也可运用波动光学理论。红外光与可

4、见光除了波长的差异外，就是红外辐射为不可见光，因而不可做成肉眼直接观察的仪器。在红外仪器中，对接收到的红外图像总需要通过光电或热电方法转换成电信号，然后在转换成可见图像以人眼直接观察判读。该设计本文采用的是光发射器主动测量，用于发射器随距离的不同而不同（r<1km用连续发射器)；（r>1km）采用脉冲式激光发射器。相位测量法试用于的测量，这种测量要将发射波相位和由目标反射波相位加以比较，波的进行时间与测距仪器到目标的距离成正比，并与相位延迟有关，进行时间.式中，r为测距仪到目标的距离，c为光速。相位延迟由下式决定：或式中fs发射器调制频率。由此得对于φ≥π，相位测量是多值的，故可测量

5、的最大距离rmax-22-由下式确定距离测量精度：例如：假定发射器调制频率为fs=2MHz，相位测量精度为△φ=±0.25o，则△发射器高频放大器振荡器▽接收器高频带通滤波器放大器▽接收器高频带通滤波器高频放大器（可调）混频器低通滤波器检波器放大器限幅器相敏检波器将测距转换成测电压，电压与距离成一定的关系图1原理结构图1.2红外线测距的基本结构ATmega16芯片内有8通道、具有10位精度的A/D-22-转换模块，我们利用这种单片机设计了一个红外测距系统。该模块由红外发射电路、红外接收电路、ATmega16芯片、键盘接口电路、报警电路及LED显示电路等组成。其组成框图如图2所示：At

6、m16LED显示键盘接口报警红外接收电路红外发送电路图2功能框图1.3红外测距与超声测距的优缺点及应用红外测距的优点：便宜、易制、安全、性能优良、易于推广；缺点方向性差、距离近。应用：汽车防撞系统。超声测距的优点：对色彩光照不敏感，能识别透明物体（玻璃、抛光体）、对光线磁场不敏感，只要不堵塞，传感器都可测量，可在较差环境下使用；缺点精度较低、成本高。应用：倒车装置。2测距硬件设计2.1系统硬件结构电路图整个红外测距系统由ATmega16芯片、红外发射驱动电路、红外接收驱动电路、下载接口、键盘、报警电路与LED显示器构成。硬件结构电路图如图3所示：-22-图3硬件结构电路图2.2各硬件

7、电路设计2.2.1红外发射电路(1)电路组成：红外发射驱动电路是由一个简单的共射放大电路和一个作为开关的三极管电路组成的模块。电路原理如图4所示：图4红外发射电路-22-（2）电路工作原理：在共射放大电路中，红外发光二极管D1接于共射放大电路的集电极，与基极和发射极相接的二极管起温度补偿作用。控制管脚Vin与Atmega16芯片管脚PC4相接。当控制管脚Vin有信号输入时,控制电路的三极管导通,同时整个电路导通,红外发光二极管D1发射出红外光。2.2.2红