基于单片机的红外测距仪的设计

第37卷第4期应用科技V o.l 37, .42010年4月Appli ed Sc i ence and T echno l ogyA pr .2010do :i 10.3969/.j issn .1009-671X.2010.04.003基于单片机的机器人用红外测距仪系统设计唐秦崴,瞿哲奕,朱熀秋(江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013)摘 要:针对机器人智能倒车防护的问题,提出了以单片机AT 89S52为控制核心,采用红外测距技术设计机器人用红外测距仪系统,由单片机处理环境信息,红外测距仪发出停车提示或直接执行停车,不需要驾驶员亲自根据信息作判断,具有显著的智能化.论文采用红外管和AT 89S52单片机,设计和制作了红外测距仪系统硬件电路,并且开发了相关软件.试验表明:研制的基于单片机的红外测距仪,机器人停车时距预期位置最大误差不超过4c m,工作可靠,性能良好,确保机器人倒车的智能性和稳定性.关键词:单片机;机器人;红外测距仪;系统设计中图分类号:TP273.4 文献标识码:A 文章编号:1009-671X (2010)04-0011-04Desi gn of i nfrared range fi nder syste m for a robotbased on a si ngle chip m icroco mputerTANG Q in w e,i QU Zhe y,i Z HU Huang qiu(Schoo l of E lectrica l and In f o r m ati on Eng i neer i ng ,Jiangsu U niversit y ,Zhenjiang 212000,Ch i na)A bstract :A i m i n g at the proble m of r obot inte lligent par k i n g pr o tecti o n ,an i n frared range fi n der is designed by using the i n frared rang i n g techno logy for par k i n g syste m based on a si n g le ch ip m icr oco mputer AT89S52.The i n fra red range finder can send out par k i n g si g na lpro m ptly or execute parking directly .The driver does not need to j u dge infor m ati o n by h i m se l;f t h e i n for m ati o n is processed by a sing le ch i p m icroco m puter AT89S52,and t h e infrared range fi n der has disti n ct i n telli g ent f u nction.This paper i n troduces t h e soft w are and har dw are c ircuits o f an infrared range finder parking syste m ,w hich are designed and deve l o ped w it h an infrared tube and a si n g le ch i p m i c roco m puter .The experi m ental resu lts have shown that the i n frared range based on a si n g le chip m icroco m puter operates reliab l y and m easures exactl y ,having good perfor m ance w ith the m ax i m um error of no tm ore than 4c m,thus the robo ts 'i n telli g ence and stab ility are i n sured.K eywords :si n g l e ch i p m icroco m puter ;robo ;t i n frared range finder ;syste m desi g n收稿日期:2009 12 03.项目基金:国家高技术研究发展计划基金资助项目(2007AA04Z213);江苏省高等学校大学生实践创新训练计划基金资助项目(2008 297).作者简介:唐秦崴(1986 ),男,大学本科,主要研究方向:机器人编程及硬件制作,E m ai:l tqw86107@yahoo .co .机器人智能倒车防护有利于机器人安全可靠运行.目前投入应用的机器人智能倒车防护技术主要有2种:一种是车载雷达(超声波技术)测距倒车防护[1-4];一种是摄像头视觉防护[5-6].车载雷达测距十分精确,智能化程度较高,但造价较为昂贵;摄像头视觉防护虽然可以让驾驶员实时获取身后的环境信息,但对距离的测量则仍需要外加其他设备的辅助,驾驶员仍然需要亲自通过肉眼判断身后的情况,智能化有所不足.基于红外管以及单片机技术的机器人用测距仪采用单片机独立处理环境信息并发出停车提示或直接执行停车,不需要驾驶员亲自根据信息作判断,能够实现智能化防护提示或停车.采用的红外技术虽然在精准度上不及超声波技术,但对于机器人已经足够,并且对突然出现的行人的敏感度不亚于超声波技术,所以拥有同超声波技术同等的安全性.同时由于红外发射、接受装置以及使用的AT89S52单片机芯片成本低廉,本系统较雷达测距仪更易于商业推广.1 系统硬件设计机器人用红外测距仪系统由3大部分组成:4路红外发射装置以及红外接收装置,实现汽车尾部左后、左中、右中和右后方向的障碍物检测;声光报警电路,实现停车报警;单片机及其开发板组成的控制电路,实现针对获得的障碍物检测信息进行判断和决策.系统硬件框图如图1所示.试验时使用的机器人及单片机板如图2所示.图1系统硬件框图图2 机器人及单片机板1.1 控制电路采用AT89S52作为控制器[7~10].由其构成的测量控制系统电路简单、体积轻巧、可靠性高、编程方便.硬件电路框图如图3所示.图3 硬件电路框图单片机的P2.1编程为输出口,输出38.4k H z 方波,持续0.8m s .使用的红外探测器对38.5k H z 的红外光最为敏感,经过实验得到在输出38.4k H z 的红外光时,红外探测器的障碍物判断距离为41c m.实际的产品中可以通过选择其他的红外探测器的型号来获取更远或者更近的障碍物判断距离.单片机的P1.2至P1.5编程为输入口.外接电路连接红外探测器,获取检测障碍物的信息.单片机的P2.2编程为输出口,外接电路连接蜂鸣器,实现蜂鸣器的报警提示;P2.3至P2.6也编程为输出口,外接电路连接指示灯,实现指示灯的报警提示.1.2 红外发射和接收装置1.2.1 红外发射电路4路红外发射电路的结构完全相同,并且并联在P2.1口上,由P2.1口输出38.4k H z 的方波信号.控制所连的8550三极管通断,从而实现红外发射管发出38.4kH z 的红外光.1.2.2 红外接收电路4路红外接收电路结构也完全相同,只是分别连接到P1.2、P1.3、P1.4和P1.5这4个端口上,分别接受各红外探测器的检测情况.12 应 用 科 技 第37卷1.3 声光报警电路1.3.1 蜂鸣器报警电路声音报警是非常有效的报警方式.本电路采用的是最为简单实用的蜂鸣器实现报警.蜂鸣器报警硬件实现简单,工作十分可靠,编程也非常容易实现.当接收到控制器发过来的报警信号(P2.2口输出变为低电平并维持1s)时,蜂鸣器导通发声.1.3.2 指示灯报警电路指示灯报警也是非常有效的报警方式.其硬件实现非常简单,也十分可靠.编程与蜂鸣器实现类似.4个指示灯分别对应4个红外探测器,当需要报警时,P2.3口会输出幅值为5V 的矩形波,持续3s ,使指示灯持续闪烁3s 报警.2 系统软件设计系统使用的控制芯片是AT M EL 公司的AT89S52.这是一款高性能、低功耗的8位单片机,与MCS-51单片机产品兼容.内含8KB I SP 可反复擦写1000次的FL ASH 只读程序存储器.具有32个可编程I/O 口线、3个16位定时器或计数器、8个中断源、全双工UART 串行通道.软件编写和调试都十分方便.图4 主程序程序由主程序(图4)、中断服务程序(图5)、发送及状态读取子程序(图6)和决策子程序(图7)组成.先由主程序进行系统初始化,然后调用发送及状态读取子程序发射定频率的红外光,并将4个红外探测器的状态读进来.接着调用决策子程序针对各种状态进行是否报警以及蜂鸣器发声和相应指示灯闪烁的判断及执行.4个指示灯分别对应左后、左中、右中、右后4个红外探测器.中断服务程序为定时器0的计时溢出中断,作用是定时对发射口进行取反,以实现发出固定频率的红外光.图5中断服务程序图6发射及状态读取子程序图7 决策子程序3 试验结果试验采用欧鹏科技有限公司研制的针对AT89S52的最小系统板和 轮式宝贝机器人 作为硬件构架,使用自主研发的机器人用红外测距仪系统板实现红外信号的发射、采集与报警等功能.宝贝机器人如图8所示.13 第4期唐秦崴,等:基于单片机的机器人用红外测距仪系统设计图8 带有红外测距仪的宝贝机器人经过多次试验,试验效果良好,机器人能够在自制的小型车库中进行较为准确的自动停车并报警.停车时与车库壁的距离在37~43c m,试验结果接近预期的距离41c m,最大误差不超过4c m.4 结束语针对机器人智能倒车的防护问题,设计了文中提出的红外测距仪系统.研制的机器人用红外测距仪系统可以安装到实际汽车中,既降低了智能机器人的成本,又极大地提高了倒车时的安全性.参考文献:[1]陆 军,米文龙,朱齐丹,等.超声波测距系统在移动机器人中的设计与应用[J].电子技术应用,2007,6:8587.[2]邱瑞昌,姜久春.泊车用超声波测距仪的研制[J].电子产品世界,2001(9):11 13.[3]曾德怀,谢存禧,张 铁,等.行走机器人的超声波测距系统的研究[J].机械科学与技术,2004,23(5):613 616.[4]孙牵宇,童 峰,许肖梅.一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法[J].厦门大学学报:自然科学版,2006,45(4):513 517.[5]彭 刚,黄心汉,王 敏,等.基于视觉引导和超声测距的运动目标跟踪和抓取[J].高技术通讯,2002(6):74 79.[6]祝 琨,杨唐文,阮秋琦,等.基于双目视觉的运动物体实时跟踪与测距[J].机器人,2009,31(4):327 334.[7]秦志强.C51单片机应用与C语言程序设计[M].北京:电子工业出版社,2007.[8]赵德安.单片机原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2005.[9]邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京:清华大学出版社,2004.[10]高国琴.微型计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,(上接第10页)参考文献:[1]曾菊荣.用改进电桥测量高值电阻[J].宜春学报,2006(6):105 106.[2]白雪冰,张佳薇,赵真非.智能化木材含水率自动测试系统的开发[J].木材工业,2006(3):35 37.[3]符时明.用数字式冲击电流计测高电阻[J].物理与工程,2005(1):35 38.[4]郑会忠,晏春红.高值电阻测量的分析[J].唐山师范学院学报,2007(9):14 16.[5]张廷成,张 磊,王政平.模拟积分器在电子式电流互感器中的应用与分析[J].应用科技,2008(5):56 58. [6]周继承,黎 飞,肖庆中.数字电路故障诊断[J].应用科技,2008(2):29 31.[7]YAN G C K,D e SILVA C W,W ANG X G.Exper i m enta lm ode li ng and i n telli g ent contro l o f a wood dry i ng k iln[J].In ternati onal Journa l o f A dapti ve Contro l and S i gnal P ro cessi ng,2008(8):14 17.[8]S ANT I N I E J,TOMA SELL I I.Contro l of t he dry i ng processthrough t he re lati onshi p o f w ood and we t bulb temperatures [J].D ry i ng T echno logy,2007(7):33 37.14应 用 科 技 第37卷。

I四川理工学院毕业设计（论文）基于单片机的测距仪设计QQ:271021773四川理工学院计算机学院二O 0 九年六月基于单片机的测距仪设计摘要本文详细介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声测距系统。

该系统是以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波时间差来测量待测距离。

论文概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍超声传感器的工作机理及特性，对影响测距系统的一些主要参数进行了讨论。

并且在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。

针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证。

进一步介绍了STC89C52RC单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。

关键字：单片机；测距仪；超声波；超声波传感器IThe design of range finder base on single-chipABSTRACTThis paper introduces a method based on single chip pulse reflex ultrasonic ranging system. this system can measure the distance which is based on the speed ofultrasonic and used the time difference of launch ultrasonic and reflection echo.this paper summarizes the development and basic principle of the ultraonic testing,the working mechanism and characteristics of the ultrasonic sensors.there is a discussion about some major parameters of the influence ranging system.based on the introduces of the ultrasonic ranging system function,The overall system is proposed.according to transmitting and receiving, detection, and display part of distance measuring system's overall desgin,the schemes are discussed.the further introduction of this paper is the application of STC89C52RC single chip microcomputer in the system, and the analysis of all the parts of the system hardware and software realization.Keywords:single chip;range finder; ultrasonic wave; ultrasonic sensorII目录第1章概述 (1)第2章方案论证 (2)2.1发射电路 (2)2.2接收电路 (5)第3章超声波简介 (8)3.1超声波的特点及其分类 (8)3.3 超声波的效应 (10)第4章超声波传感器 (11)4.1超声波传感器的种类及其特点 (11)4.2超声波传感器的外形及内部结构 (13)4.3超声波传感器的选择材料 (14)4.4 TCT40-16T/R超声波传感器 (15)第5章系统主要硬件................................ 错误！未定义书签。

电路原理图、PCB图
一、电路原理图
二、工作原理
自然界一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律，利用这个原理我们能够设计非接触式测温仪——红外
测温仪。

采用AT89C51系列单片机进行数据的采集存储和处理。

由于信号只有一个输入，为了避免不必要的消耗，本设计A/D转换器采用的是ADC0804。

芯片的CLKIN端和CLKR端配合可以由芯片自身产生时钟脉冲。

测量物体表面辐射能量的热释电传感器有效调节外界环境的温度起伏影响，由于传感器探测到的人体红外线信号较弱，当转化为电压后需要通过放大器放大电压信号。

因为探测器测到的信号可能掺杂了外界环境的某些因素，所以放大电路中要加入低通滤波电路把多余的杂信号过滤掉。

探头使用的是红外线传感器，它能接收人体发射出的红外线并使之转换成电压信号。

设计选用的是PM611单元热释电传感器，这种传感器虽是单灵敏元，由于它采用一个接收元和二个并联的补偿元串接的结构，故也能有效地补偿环境温度起伏，振动等干扰影响。

它的工作温度是-20℃——+70 ℃，特别适合测量人体的温度，当然也适合一些动物的测量。

液晶显示器选用的是2行16个字的液晶显示屏，当测量按钮按下时，整个电路开始工作，物体表面辐射的能量经热释电传感器接收后，将热辐射信号转化为电信号，经由放大电路放大后到达A/D模数转换器，AT89C51单片机作为CPU 接收经A/D转换后的数字信号，经数据处理后转换成物体表面温度显示在液晶显示屏上。

三、PCB板图
四、3D效果图：
正面图
反面图。

1摘要为了克服传统温度计测量温度的主要缺点——需要测量者与被测目标近距离接触和测量不方便，在顾及仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。

本文主要设计了红外测温仪的整体系统构架，根据热释电原理，主要针对人体体温测量进行了具体的设计开发，包括整体方案，总体电路及各单元电路的设计，软件设计，硬件焊接及系统调试，并利用设计出来的红外测温仪在环境温度30℃下对人体温度进行了测量，对人体的温度测量的误差低于±0.1℃，提高了测量精度。

红外测温仪的设计主要为适应人体体温快速无接触测量的需要。

此外还介绍了热释电红外传感器的工作原理以及比较适合人体红外检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路，阐述了基于热释电传感器的红外测温仪的工作原理，讨论了该系统的设计与实现方法，简单介绍了测温系统的适用条件。

关键词：温度测量热释电PM611AbstractTo decrease the limitation of traditional method of temperature measuring such as close contact between measurer and the target and inconvenience when measuring, we developed a non-contact type piezoelectric infrared thermometer, realizes fast and accurate surface temperature measurements. This article also designed the overall system architecture infrared thermometer. Then under the piezoelectric principle, aimed at human body temperature measurement for a specific design, development including hardware, peripherals technology, SCM, and the host program . Designed by using the infrared thermometer at ambient temperature 30℃on the human body were measured on the human body temperature measurement error is less a ±0.1℃improve the measurement accuracy. This thermometer mainly applies to no-contact, speedy body-heat measurement. This article mainly introduces operational principles of piezoelectric infrared sensor and the structure of hydroelectrically sensor PM611.It formulates the theory of the thermometer based on hydroelectrically sensor and studies how to design and implement of the system．Finally，it indicates the conditional demand of the system.Keywords: Temperature Measurement Piezoelectrically PM611毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

• 183•因为红外测距是一种非接触检测技术，它受到影响的因素少，相比于其他的测距仪有较大的优势；更能应对恶劣环境，功能也更加的可靠。

因此可广泛应用于各种工业设计中。

1.概述随着科学技术的快速发展，研究出了多种新型测距仪器。

系统进行近距离高精度的距离测量，因此采用了红外无线测距模块最为测距传感器。

此外系统采用了单片机作为中央处理器，LCD12864作为显示距离的屏幕。

同时拥有距离超过预设值报警功能。

系统在保证安全可靠的前提下可以进行高精度近距离的测距功能。

基于单片机的红外无线测距仪具有相对与其他测距仪精度更高但距离也更近。

因此可以用于近距离高精度的测距需求当中。

与此同时红外测距仪的响应速度极快，相对于其他类型的传感器，更加迅速的反应也使得红外测距传感器可以应用于相对复杂的场景。

2.系统方案框图设计本设计由单片机红外测距模块是由12864液晶显示电路、按键电路、报警电路和电源电路组成。

（1）通过红外测距模块检测距离（测距范围10-80cm），通过PCF8591将红外模块的模拟数值转化为数字数值，然后传给单片机处理。

（2）LCD12864液晶第一行实时显示距离，第二行显示设置的阈值。

（3）阈值可以通过2个按键调节。

（4）超过阈值后，蜂鸣器鸣叫报警。

3.系统具体模块方案确定本设计采用了单片机、显示模块、测距模块以及按键电路和报警电路几部分组成，来实现系统的功能。

3.1 单片机芯片的选择采用STC89C51单片机来作为系统的核心处理器，相比于其他的单片机51单片机的性能更加可靠，价格低廉，编程相对简单。

而且可以满足系统的设计需求。

通过对系统的相关程序的编写，调试最后再烧进单片机内来实现功能。

3.2 声音报警方案的选择系统通过蜂鸣器来实现报警。

蜂鸣器接入系统电路中，当距离超过设定的报警值时，蜂鸣器通过蜂鸣来发出警报。

通过报警可以提醒用户距离超过先前的设定范围。

这样不进了以降低成本还可以达到系统的需求。

3.3 显示方案的选择基于单片机的红外无线测距仪采用了LCD12864来进行显示距离，以及设置的报警值。

（二二 〇 一 三 年 十二 月科研训练学校代码： 10128 学 号：题 目：基于单片机的红外线测温仪的设计 学生姓名：X X X学 院：信息工程学院 系 别：电子系 班 级：通信10-1班 指导教师：基于单片机的红外线测温仪的设计XXX（内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特10080）摘要：为了克服传统温度计测量温度的主要缺点——需要测量者与被测目标近距离接触以及测量不方便。

在考虑仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了基于单片机的非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。

本文也设计了红外测温仪的整体系统构架,介绍一种采用51单片机和TN系列传感器实现红外测温。

红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。

此外还介绍了热释电红外传感器的工作原理以及比较适合人体红外检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路，阐述了基于热释电传感器的红外测温仪的工作原理，讨论了该系统的设计与实现方法，简单介绍了测温系统的适用条件。

关键词：温度测量；单片机；红外线；非接触式热释电中图分类号:TP212.11 文献标识码：ADesign of infrared thermometer based on single chip microcomputerXXX（Information Engineering Institute,Inner Mongolia University of Technology,Inner Mongolia,Hohhot,10080，China）Abstract: To decrease the limitation of traditional method of temperature measuring such as close contact between measurer and the target and inconvenience when measuring, we developed a non-contact type piezoelectric infrared thermometer, realizes fast and accurate surface temperature measurements. This article also designed the overall system architecture infrared thermometer,introduces a 51 single-chip microcomputer and TN series sensor was adopted to realize infrared measuring temperature. Infrared measuring temperature broke the traditional contact-type temperature measurement model, based on the infrared radiation energy of the object to be tested to determine the temperature of the object, not contact with the object under test, with no disturbance temperature distribution field object to be tested, the temperature of high resolution, fast response, wide temperature range, good stability, can simultaneously measure the environment temperature, and the characteristics of the target temperature.This article mainly introduces operational principles of piezoelectric infrared sensor and the structure of hydroelectrically sensor PM611.It formulates the theory of the thermometer based on hydroelectrically sensor and studies how to design and implement of the system．Finally，it indicates the conditional demand of the system.Key words: temperature measurement; single chip microcomputer; infrared; non-contact type piezoelectric由于医学发展的需要，在很多情况下，一般的温度计已经满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等人口密度较大的地方进行人体温度测量。

摘要温度的测量应用十分广泛。

测温方式一般可分为接触式和非接触式。

接触式测温优点是简单、可靠、测量精度高，但它必须让它的测温传感器和被测物体接触测量它们之间达到热平衡之后的温度，所以缺点是响应时间长。

而且在很多应用领域中要求测量温度的传感器不能与被测物体接触，这就需要一种非接触式的测温方式来满足要求。

红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体温度的，不需和被测物体接触且具有不影响被测物体温度场、温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、稳定性好等特点。

本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。

本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。

详细介绍了该系统的实现方式和构成，给出了软件的设计流程图和硬件原理图。

该系统主要红外测温传感器、时钟芯片、单片机、液晶显示、电源管理等部分组成。

红外测温传感器汇集其视场内目标的红外辐射能量并把红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。

STC89C51单片机负责控制启动接受时钟电路的时钟信号、温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值和日期时间再通过LCD把结果显示出来。

关键词：单片机，红外测温，设计ABSTRACTTemperature measurement is widely used. Temperature measurement methods can be divided into contact and non -contact . Contact temperature advantage is simple, reliable, high accuracy, but the temperature sensor and the object it must be allowed to reach a temperature of -contact measurement after thermal equilibrium between them, so the disadvantage is that the response time is long . And in many fields of application is not required to measure a temperature sensor in contact with the measured object , which requires a non-contact temperature measuring method to meet the requirements. Infrared temperature measurement is to determine the temperature of the object based on the object 's infrared radiation energy , and the object without touching the object and has no impact on the temperature field, temperature , high resolution, fast response, wide temperature range, stable good characteristics . This paper is designed to be above the actual needs of the infrared thermometer .This paper introduces the basic principle and method of infrared thermometer temperature measurement is proposed to STC89C51 microcontroller core control components for infrared temperature measurement system . Details of the implementation and composition of the system , given the software and hardware design flow diagram . The system is mainly infrared temperature sensor , clock chip, microcontroller, LCD , composed power management section. Infrared temperature sensor brings together its field of infrared radiation energy targets and the infrared energy is focused on the photoelectric detector and converted into a corresponding electrical signal . STC89C51 SCM is responsible for controlling start accepting clock circuit clock signal , temperature measurement, receive measurement data and calculation algorithm to calculate the target temperature and the date and time according to the microcontroller temperature value then the results are displayed via LCD .Keywords: microcontroller, infrared temperature measurement, design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (II)1绪论 (1)1.1本课题的研究背景和意义 (1)1.2本课题的研究现状与发展趋势 (1)1.3设计的目的和意义 (3)1.4本课题研究的内容 (3)1.5 本课题设计的任务 (4)2方案分析与选择 (5)2.1设计方案 (5)2.2方案论证 (6)3系统的硬件设计 (7)3.1单片机模块 (7)3.2红外测温模块 (10)3.2.1红外测温仪的原理和性能分析 (10)3.2.2MLX90614的特性 (15)3. 2 .3MLX90614引脚及其功能 (15)3.2.4 MLX90614 原理图 (16)3.3 DS1302时钟模块 (16)3.4电源模块 (18)3.5 LCD显示模块 (18)4 系统的软件设计 (22)4.1 软件的设计架构 (22)4.2 主控程序 (22)4.3应用模块 (23)4.3.1 MLX90614部分软件设计 (23)4.3 .2DS1302部分软件设计 (25)5系统仿真 (26)5.1软件介绍 (26)5.1.1 keil介绍 (26)5.1.2protues介绍 (31)5.1.3 DXP介绍 (32)5.2仿真图 (34)6、PCB板 (35)7系统调试 (36)7.1电路的组装 (36)7.1硬件调试、 (36)7.2软件调试 (37)7.3软硬件联合调试 (37)结论 ........................................................................................ 错误!未定义书签。

基于51单片机的红外测距仪的设计与实现张凌寒【摘要】红外测距的探测距离较短，一般在几十厘米之内。

本文介绍一种基于STC89C52单片机设计的红外测距仪，可以测量短距离，根据所取AD模块的精度不同，则理论上测量的精度也可达到很高。

本设计采用日本夏普公司生产的GP2Y0A21YK0F传感器作为测量组件，设计红外测距仪。

所设计的测试仪具有在10~80cm可测量范围，误差正负1CM。

其中因改传感器为模拟量输出，所以还使用到AD采样模块PCF8591。

在实际测试中红外传感器采集距离形成模拟量输出，经AD转换后曲线拟合计算出实际距离并在显示屏1602上显示出距离。

【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】1页(P133-133)【关键词】GP2Y0A21YK0F;STC89C52;AD采样;PCF8591【作者】张凌寒【作者单位】汉口学院湖北武汉 430212【正文语种】中文【中图分类】TP273.4为了进一步巩固学校所学知识，并对红外传感器及AD采样有更深的理解学习。

因此选用了夏普的这一款红外传感器并结合单片机进行了一个对红外测距仪原理性实现的实验课题。

红外测距仪硬件主要由AD转换器PCF8591，LCD1602，单片机STC89C52最小系统以及GP2Y0A21YK0F传感器构成。

红外测距系统框图如图1所示。

GP2Y0A21YK0F传感器是由红外发射管一个PSD和红外发射管以及相应的计算电路构成。

Sharp公司的PSD有它自己独有的特征，它能够探测到光点落在它上面的细微移动，它的分辨率能精确到微米，这个特征让它完成了几何方式测距。

红外发射管发出的光束，遇到障碍没有反射回来，落在PSD上，组成了等腰三角形，由于PSD能够测量到三角形的底，而两个底角是固定的，由发射管确定，此时可通过底边推算出高，也就是所要的距离。

在实际使用过程中，改模块测量距离的倒数与电压在一定区间以内具有线性关系，即U=k/S.所以在采样取值时，使用此公式进行确定。

攀枝花学院本科毕业设计（论文）基于单片机实现红外测温仪设计学生姓名：学生学号： BDXGC*****院（系）：电信学院年级专业： 03级电子信息工程指导教师：二〇〇七年六月摘要红外测温技术在生产过程，产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

它打破了传统的测温模式，并且具备回应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点，测量距离可达30米左右。

本设计利用SPCE061A单片机和TN9传感器实现了一个简单的红外测温仪。

SPCE061A是台湾凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机内置有2路DA转换，8路AD转换及在线仿真等丰富的功能，这为实现具备语音播报功能的红外测温计提供良好的方便条件。

本系统主要包括SPCE061A单片机、TN9红外测温传感器、按键部分和音频输出电路等四部分。

这样设计的结果使电路的结构合理，各种要求能基本保证，同时系统的稳定性得到提高。

关键词红外测温， SPCE061A， TN9ABSTRACTThe infrared temperature measurement technology plays an important role in the production process, the product quality control and the monitor, the equipment online breakdown diagnosis and the safe-keeping of security, as well as saved energy and so on. It broke the tradition measure pattern, and have many characteristics: quick response speed, high measuring accuracy, wide survey scope, and can simultaneously surveys the ambient temperature and the goal temperature, the survey distance amounts to 30 meters.This design adopts to the SPCE061A single-chip and the TN9 sensor which bring about a simple infrared thermo-detector. SPCE061A is a 16 monolithic single- chip which produced by Ling Yang Science and Technology Company. In this single-chip sets two road DA transformation, eight road AD transformation, and the online simulation and so on. This has provides a convenient condition for the infrared thermo -detector which has the r pronunciation broadcast function. The system includes: SPCE061A, TN9 infrared temperature sensor, Keys and audio output part and so on. This precisely designing causes the electric circuit structure to be reasonable, and completely guaranteeing each kind of requirement, at the same time obtaining the system stability .Keywords Infrared measures temperature，SPCE061A，TN9, voice-broadcast目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (5)本课题研究的背景和意义 (5)本课题研究的现状 (6)本课题发展趋势 (7)本课题研究的内容 (7)2 系统方案设计 (8)本系统性能指标 (8)方案选择 (8)方案提出 (8)方案论证 (9)方案选定 (10)3 系统硬件设计 (11)系统总体结构框图 (11)框图说明 (11)凌阳16位单片机(SPCE061A) (11)SPCE061A芯片简介 (12)芯片的引脚排列和说明 (13)电源板电路模块分析 (15)复位电路 (16)键盘电路 (17)音频输出电路 (17)红外测温传感器 (18)TN9红外传感器简介 (18)TN9模块的性能参数 (19)TN9模块与单片机连接图 (20)4 系统软件设计 (21)软件设计的架构 (21)系统主程序流程图 (21)读取数据子程序设计 (23)语音播报子程序设计 (24)凌阳音频压缩编码 (24)语音播报流程图 (25)5 系统组装与调试 (27)61板自检 (27)传感器与系统的连接 (27)程序下载 (28)结论 (32)参考文献 (33)附录A:SPCE061A精简开发板原理图 (35)附录B:主程序 (36)致谢 (42)1 绪论红外测温技术在生产过程，产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

基于STM32的红外测距系统设计摘要随着现代科学技术的发展，出现了很多新的领域，为了实现对物体近距离、高精度的无线测量，本论文对红外测距领域进行了研究。

本论文采用单片机作为处理器，编写A/D转换程序及LCD显示程序,红外传感器作为工作模块,完成一套高精度显示、实时测量的红外测距系统.本系统结构简单、体积小、测量精度高、成本低、方便使用。

本论文所介绍的是一种基于STM32单片机并运用日本夏普公司型号为GP2Y0A21的红外传感器所设计的红外测距系统。

首先，介绍红外线及红外传感器的分类及应用、STM32单片机的简介与功能；其次,阐述红外测距系统工作原理及基本结构并对单片机、红外传感器、LCD 液晶显示屏的工作电路做了介绍；再次,对系统进行了整体设计构想，先后对系统硬件及软件进行设计，并对整个系统的功能进行了调试。

最后对整个设计进行总结，说明红外测距系统实现的可行性。

关键词红外测距；单片机；A/D转换；LCDSTM32-based infrared ranging system designAbstractWith the development of modern science and technology，there are many new areas, in order to achieve the object close range, high—precision wireless measurement,this topic of infrared ranging is studied。

This topic using SCM as the processor, to write A/D converter and LCD display program，an infrared sensor as a working module，complete set of precision display，real-time measurement of infrared ranging system。

基于51单片机的红外测距仪的设计与实现本文介绍的是一种基于51单片机的红外测距仪的设计与实现。

该测距仪可用于精确测量物体到距离范围内的距离，适用于工业控制、智能家居、安防等领域。

1. 系统概述该系统基于51单片机，采用红外传感器进行测距。

传感器接收到反射回来的红外信号后，通过单片机的处理，计算出物体与红外传感器的距离，并通过显示屏展示出来。

2. 系统设计系统由红外传感器模块、51单片机模块和显示屏模块组成。

下面分别介绍：（1）红外传感器模块该模块采用红外线传感器GP2Y0A02YK0F，该传感器可以实现1.5-15cm的测距范围。

传感器工作电压为5v，输出信号为模拟信号。

（2）51单片机模块该模块采用STC89C52单片机，由于系统只需要进行简单的计算，而且运算速度不需要太快，因此选择了这款单片机。

系统通过单片机的ADC模块读取红外传感器的模拟信号，并通过计算获得具体的距离数据，再通过串口通信输出到PC机。

（3）显示屏模块该模块采用一块16*2字符液晶屏，并通过单片机控制显示距离结果。

3. 系统实现系统实现步骤如下：（1）系统初始化单片机需要初始化计时器、串口和ADC模块。

（2）红外测距传感器可以输出模拟信号，单片机通过ADC模块进行转换，得到具体的电压值。

然后通过公式计算距离。

（3）显示距离数据将距离数据通过串口发送到PC机，并在显示屏上显示出来。

PC机通过串口读取数据，将数据显示到PC机软件界面中。

4. 系统特点该系统具有以下特点：（1）测量距离的精度高，可以测量1.5-15cm的距离范围。

（2）系统成本低，易于实现和制作，适用于大规模生产。

（3）系统体积小，方便携带和安装。

5. 结论本文介绍的基于51单片机的红外测距仪可实现高精度的距离测量，成本低、易于实现，适用于工业控制、智能家居、安防等领域。

基于单片机立定跳远红外线测距系统设计XXXX大学毕业设计（论文）基于单片机的立定跳远测距系统设计年级：XXXXX学号：XXXXX姓名：XXXXX专业：XXXXX指导老师：XXXXX二零一二年五月目录摘要本文论述立定跳远测距系统，介绍了红外线及红外传感器的分类和应用、AVR单片机系列的发展与应用，特别对ATmega16单片机进行了说明，本系统以AVR单片机为核心工作部件，并在硬件设计中详细介绍了红外线测距原理及各电路模块的工作方式，分别论述红外发射驱动电路、红外接收驱动电路、RS485通讯、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，设计过程中充分考虑了搞干扰措施。

最后，得出整个设计的结论，说明了红外测距的可行，并且在运行中系统性能稳定，精度较高，误差小于1CM，系统比较实用。

关键字：红外线；距离测量；ATmega16AbstractThe article based on the design of a chip ATmega16 range of infrared distance measurement modules. On the infrared and infrared sensors and the application of the classification, the AVR Series of development and application, especially for ATmega16 conducted. AVR microcontroller as the core, in hardwaredesign,In the hardware design introduced the principle and the infrared distance measurement circuit modules way of working, introduced the infrared range to achieve the vision is infrared range of hardware circuit. and that the infrared transmitter driver circuit, infrared receiver-driven circuit, RS485 communications, alarm circuits, keyboard, power supply circuit, LED Display Circuit and ATmega16 pin assignments. In software design, it shows how the process works, and the design program function and error analysis. The design process of fully considering make to interference measures. Finally, it is the whole design to the conclusion that the infrared range of feasibility. It has stable capability and high precession. The measure error is less than one centimeter.Keywords: Infrared；Distance measurement；ATmega161 绪论1.1 红外线概述1.1.1红外线简介近二十年来，红外辐射技术已成为一门迅速发展的新兴技术科学。

基于51单片机的红外测仪【摘要】本系统是基于51单片机的一款测量精度为0.1毫米红外测距仪。

本系统采用能量测距原理，通过红外接收模块将采集的光信号转化成电信号，再经信号放大，A/D采样将信号转化为数字信号输入单片机中，通过编写相应的程序实现自动测量功能，通过显示电路显示出结果。

并在超出系统测试范围时进行警报。

【关键词】红外测距当前主流测距方法主要有三种：传统测量、激光测量、红外测量、超声波测量。

传统测量方法需要话费大量人力时间，且精度和范围都无法达到高标准要求。

激光测距虽在测量范围和时间上有一定优势，但对操所人员的技能要求较高容易出现安全事故，且制做的难度较大，成本较高。

超声波测距误差较大环境温度、湿度、海拔高度等都可能对其造成影响。

红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此，它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。

故在未来的发展中红外测距技术必将拥有广阔的应用前景。

本文提供一种用51单片机解决短距高精度红外测距的方法。

此系统精度高电路简单，用51c编程易懂且方便移植。

降低了调试难度且增加了初学者的可操作性。

1 方案论证与比较目前在红外测距领域中，主要有应用一下三种测距法：时间差测距法、放射能测距法和相位测距法。

这三测距法原理如下1.1 时间差测距法原理红外线发射器发射出有频率的红外线，经障碍物反射，红外线接收器接收到反射波信号，并将其转变为电信号。

测出发射波与接收到反射波的时间差，即可求出距离s，但是经过计算这个方法并不合理，红外线的传播速度为310 m/s，单片机要想反应的过来的话，处理速度至少在GHz以上，很显然是不可能的，所以是无法根据时间测出距离的。

1.2 反射能量法原理反射能量法：仪器发射一束光（通常是近红外光）照射到被障碍物表面，同时红外接收管接收障碍物的反射光能量，传播距离越远，光强就越弱，所以根据接收到的反射光能量来判断被测物体的距离。