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1、第8卷第3期常州信息职业技术学院学报Vo.l8No.32009年6月JournalofChangzhouVocationalCollegeofInformationTechnologyJun.2009手持激光测距仪的电路设计陈黎敏朱江(常州信息职业技术学院江苏常州213164)摘要:介绍了一种以单片机和CPLD为核心的手持式激光测距仪的电路设计,重点研究了激光测距仪的接收电路、电源、控制和计数电路的结构。该测距系统使用雪崩二极管作为光电转换检测元件,用高速时钟进行计数测量,简化了设计,提高了数据采集的精度,能方便地实现无合作目标远程测量。关键词:激光测距;CPLD;PIC单片
2、机;雪崩二极管中图分类号:TH761.2文献标志码:B文章编号:1672-2434(2009)03-0001-04TheCircuitDesignofaHand-heldLaserRangefinderCHENL-iminZHUJiang(ChangzhouCollegeofInformationTechnology,Changzhou213164,China)Abstract:Thispaperintroducesthecircuitdesignofahand-heldlaserrangefinderwithSingle-chipandCPLDasthecore,focus
3、esonthereceivingcircuit,power,controlandcountscircuitstructureoflaserrangefinder.Thisrangefindersystemusesava-lanchediode(APD)asphotoelectricconversionelement,adoptshigh-speedclockcomponentstocount,andsimplifiesthedesign.Itimprovestheprecisionofthedataacquisitionsystemandcaneasilyachievelon
4、g-rangemeasurementswithoutco-operationtarget.Keywords:laserrangefinder;CPLD;PICSingle-chip;APD组成。脉冲激光测距系统是通过测距激光发射器发0.引言出的激光脉冲和光脉冲返回接收系统的时间间隔来手持激光测距仪和普通大型的激光测距仪一样计算目标距离,其测量公式为:也有两种实现方式:脉冲式和相位式。脉冲式以其C@tC@n@fS==(1)22峰值功率高、探测距离远、测距精度高、对光源相干式中S为目标距离,t为光脉冲往返时间间隔,性要求低等优点,在工业、航空航天、大地测量、建筑C为光在空气中传播
5、的速度,n为计数器计数结果,f测量和机器人等领域得到了广泛的应用。相位法测为计数时钟频率。距精度高,但测量速度慢、技术复杂、成本较高,最大由式(1)可见,影响脉冲式激光测距精度的关缺点是它需有合作目标,即需要专用的全反射棱镜。键,在于发射和接收的激光脉冲之间的时间测量精手持激光测距仪一般要求无合作目标远程测量,测度。由于激光的速度特别快,所以测量的脉冲时间量精度为1米以内,本设计采用脉冲式测距,这种方间隔非常短。例如要测量1Km的距离,分辨率要[1-3]式比较容易实现这个要求。求1CM,则时间间隔测量的分辨率要求高达67ps。手持激光测距仪主要由测距仪、电缆、蓄电池等因此时间
6、测量对脉冲式激光测距仪来说是一个非常收稿日期:2009-04-17基金项目:2006年院级自然科学计划项目(2006Z-16)作者简介:陈黎敏(1971-),女,副教授、高级工程师,硕士,从事研究方向:光机电技术2常州信息职业技术学院学报2009年6月[1]重要的环节。本激光测距仪采用雪崩二极管作为2.电路系统光敏接收器件,使用美国Lattice的CPLDispMACH2.1接收电路4A5高速可编程逻辑芯片作为计数芯片,并利用Microchip的PIC18F4520单片机作为系统控制的核在手持式激光测距仪中,激光从发射到接收,由心,控制时间间隔测量模块和显示模块。于经过目标的
7、漫反射以及衰减,接收到的激光信号非常微弱,使得检测相对比较困难,因此多采用雪崩1.系统组成及工作过程二极管作为光敏接收器件。雪崩二极管具有很高的[4]测距仪主要由控制电源、激光器、光学系统、放内部增益,响应速度非常快。雪崩二极管选用了大电路、控制逻辑计数、取样、显示等部分组成。手美国Perkinelmer的C30950E,它的电路都集成在管持激光测距仪工作原理如图1所示,一次激光可测子里面。两个目标。接收电路主要由光电传感器、AGC宽带放大器及射极跟随放大器组成。由于被测目标的激光回波信号强度一般来说反
