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1、《工业控制计算机》2007年20卷第4期69高精度时间测量芯片TDC-GP2在激光测距中的应用High-precisionIntervalMeasuringChipTDC-GP2inAccurateDistanceMeasuring仲峰万莉萍岳宇军(三峡大学电气信息学院,湖北宜昌443000)摘要在大量的实际应用中,对一些物理量的测量常常转换为对时间的精确测量。叙述了高精度时间测量芯片TDC-GP2在精确激光测距中的应用。详细介绍了测时芯片TDC-GP2的结构和功能原理,以及在测距应用中的系统硬件和软件的实现。关键
2、词:TDC-GP2,时间测量,单片机AbstractInmanyordinaryapplication,measurementtosometargetconverttointervalmeasuring.ThispaperintroducesApplicationofhigh-precisionintervalmeasuringchipTDC-GP2inaccuratedistancemeasuring,mainlyanalysesthestructureandprinci-pleofhigh-precisioni
3、ntervalmeasuringchipTDC-GP2aswellasanalyzingrealizatioaofsystemhardwareandsoftwareinaccuratedistancemeasuring.Keywords:TDC-GP2,intervalmeasuring,microcontroller在许多工程实际应用中对于速度、距离等的测量往往转化围设备来操作。通过单片机的控制由TDC-GP2采样脉冲激光为时间的测量。在众多的测时芯片中TDC-GP2是一款性价比的发射和接收,通过内部ALU单元计
4、算出时间间隔,并将结果极高的产品。它是ACAM公司通用TDC系列的新一代产品。在送入结果寄存器保存起来。通过对TDC-GP2内部寄存器的设脉冲激光测距中精度可以达到1cm内,功能也比TDC-GP1置,可以多次采样并将结果保存。单片机通过SPI口读取结果寄多,但价格却低。因此在应用中有无可比拟的优势。TDC-GP2存器中的数据取平均值,以减小误差,同时根据具体应用做进一测距的原理是使用激光器对被测目标发射一个光脉冲,然后接步的处理。如将时间转换为距离等。收目标反射回来的光脉冲,通过用TDC-GP2测量光脉冲往返1.2
5、功能原理所经历2S的时间t,就可以算出目标的距离,即:S=v·t/2,式中TDC-GP2是基于内部的模拟电路测量“传输延时”来进行v8的,数字TDC是以信号通过内部门电路的传播延迟来进行高精为光速,v=3×10m/s。在用脉冲激光测距中,系统主要由四部分组成,即激光发射接收器、信号放大器、时间测量单元和微控度时间间隔测量的。制器。下面就详细介绍芯片TDC-GP2和测距系统的实现。(1)测量范围11高精度测时芯片TDC-GP2测量范围1具有以下特点:两个stop通道共用一个start1.1内部结构通道,每个通道的典型
6、分辨率65ps,每个stop通道都可以进行4次采样。15ns间隔脉冲对的分辨能力,测量范围为3.5ns～1.8μs,每个通道都可以选择上升沿或下降沿触发。ENABLE引脚提供强大的停止信号产生功能,可测量任意两个信号之间的时差。数字TDC是以信号通过内部门电路的传播延迟来进行高精度时间间隔测量的。图2显示了这种测量绝对时间的TDC的主要构架。芯片上的智能电路结构、冗余电路和特殊的布线方法使得芯片可以精确地记下信号通过门电路的个数。芯片的最大测量精度基本上由芯片内部门电路的最大传播延迟时间决定。图1TDC-GP2内部
7、结构图TDC-GP2内部主要由脉冲产生器、数据处理单元、时间数图2时间测量电路字转换器、温度测量单元、时钟控制单元、配置寄存器以及与单测量单元由START信号触发,接收到STOP信号停止。由片机相接的SPI接口组成。在实际应用中由于TDC-GP2功耗图2中所示的环形振荡器的位置和粗值计数器的计数值可以计很低,TDC-GP2的工作电压:输入输出电压为1.8～5.5V,核电算出START信号和STOP信号之间时间间隔,测量范围可达压为1.8～3.6V,所以可以采用电池供电,使用方便。同时和单片20位。机由4线的SPI相
8、连,可以把TDC-GP2作为单片机的一个外70高精度时间测量芯片TDC-GP2在激光测距中的应用(2)测量范围2号的滤除效果,采用差分放大电路是必须的,这样才能有效滤除测量范围2具有特点为:只有一个Stop通道对应Start通干扰信号。放大的采样信号需转换为高低电平信号,高电平为道,典型的分辨率为65ps,有3次采样能力。测量范围:2×Tref～3V,低电平
