采用制冷型雪崩管激光测距接收电路设计

激光测距系统设计激光测距系统设计摘要：本课题从设计1种成本低、工作稳定的高性价比车用LD测距仪出发，分别对测距仪的工作原理及参数确定、发射驱动电路、光学系统、接收探测电路和软件信号处理方面进行了分析和优化设计，设计了1种利用激光脉冲对车间距离进行测量的汽车防追尾碰撞系统，这是1种主动汽车安全系统。

在激光从发射到接收这段时间范围内，通过充电电路对电容进行充电，充电结束时的电容端电压即与激光飞行时间相对应，然后通过A/D转换器转换成相应的数字量，再送人单片机进行分析处理，将相应的时间间隔换算为车间距离进行显示并驱动声光报警系统，从而提醒司机采取紧急措施以避免与前车发生碰撞等事故。

所设计的LD测距仪达到了6～150m的测量量程和±1m的测距精度，工作稳定可靠，对提高驾乘的安全性有良好的实用价值。

关键词：激光测距仪；汽车防撞；激光脉冲 The Range Acquisition of Laser System Abstract：A LD rangefinder is designed which has the characters of low cost,reliable and high performance to priceration.Optimal design of the laser rangefinder is discussed according to the system’s applied demand,laser transmit driver circuit,option system,laser detection circuit and signal process software.In this paper，vehicle rear-end collision avoidance system is discussed and studied which uses laser impulse to measure the distance between two vehicles．It is a kind of active safety system。

激光测距方案现阶段，激光测距方案被广泛应用于众多领域，如建筑测量、工业制造、机器人导航等。

激光测距方案的原理是利用激光束发射出去后，在目标物体上发生反射，返回接收器，通过测量激光的时间延迟来计算出目标物体与测距仪的距离。

下面将详细介绍激光测距方案的主要组成部分和应用场景。

主要组成部分：1. 激光器：激光器是激光测距方案中最关键的组成部分，它能够产生高强度、高方向性的激光束。

常用的激光器有二极管激光器和固态激光器等。

2. 接收器：接收器接收从目标物体上反射回来的激光信号，并进行处理。

接收器通常包括光电二极管、光电倍增管等，并通过放大和滤波等电路对接收到的信号进行强化和处理。

3. 控制电路：控制电路负责控制激光器的发射和接收器的工作，包括发出激光脉冲信号、控制激光器的频率和功率等。

4. 处理单元：处理单元接收从接收器传来的激光信号，并通过算法对激光的时间延迟进行测量和计算，从而得到目标物体与测距仪的距离。

应用场景：1. 建筑测量：激光测距方案可以快速、准确地测量建筑物的长度、宽度和高度。

在建筑设计、施工和维护过程中起到重要作用，提高了测量精度和效率。

2. 工业制造：激光测距方案可以用于工业制造中的物料和产品测量，如零件尺寸测量、物料堆垛高度测量等。

通过自动化测量和数据分析，提高了生产线的准确性和效率。

3. 机器人导航：激光测距方案可以在机器人导航和避障中应用，通过测量机器人与周围障碍物的距离，实现自主导航和避障功能。

总结：激光测距方案是一种基于激光技术的测量方法，具有快速、高精度和非接触等优势。

当前，激光测距方案已广泛应用于建筑测量、工业制造、机器人导航等领域，不仅提高了测量的准确性和效率，还推动了相关技术的发展。

随着激光技术的不断进步，激光测距方案有望在更多领域得到应用和发展。

基于单片机激光测距毕业设计本科生毕业设计基于单片机的激光测距院系电气信息工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名联系方式指导教师职称：2011年 5 月独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。

除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。

与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：年月日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。

本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。

本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签名：年月日指导教师签名：年月日摘要激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等优点，所以，利用激光传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，激光测距是目前应用最普遍的一种，本课题介绍了激光传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT87C51单片机的性能和特点，并在分析了激光测距的原理基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT87C51单片机为核心的低成本，高精度。

微型化数字显示激光测距的硬件电路和软件设计方法，该系统设计合理，工作稳定，能量良好，检测速度快，计算简单。

易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业应用的要求。

关键字：激光；测距；单片机ABSTRACTLaser possesses high brightness, high directional, high monochromatic and high coherence wait for an advantage, therefore, by using laser sensor technology and automatic control technology in combination of measurement program, laser range is most broadly applied , the subject of laser sensors is introduced, and the principle and characteristics of single chip AT87C51 Atmel company performance and characteristics, and analyzes the principle of laser range finder, points out the basis of ideas and design ranging system needed consider the question, given a AT87C51 singlechip is low cost, high precision. Miniaturization digital display laser ranging hardware circuit and software design method, the system design is reasonable, stable work, energy, detection speed, good simple calculation. Easy to achieve real-time control, and the precision in measurement can reach the request of industrial applications.Key word: laser; ranging; microcontroller目录1 绪论 12 激光测距的基础 22.1 激光测距设计的思路 22.2 激光测距设计的原理 32.3 本激光测距设计的要求 42.4 本论文的主要研究内容 43 脉冲激光测距系统设计 53.1 激光测距仪系统结构 53.2 激光脉冲发生电路 63.3 脉冲激光接收电路7光电检测传感器的比较选择7雪崩光电二极管APD 8雪崩光电二极管APD的反向偏压 9 电路工作原理9电压控制反馈电路10放大电路124 计时及显示部分设计144.1 计时部分14计时原理 14内插法14利用单片机和CPLD实现模拟内插 15 4.2 距离计算部分17最小系统17计算部分子程序设计184.3 计算机控制LED显示部分19LED说明1974HC573说明20控制的LED显示部分电路设计21显示部分程序设计234.4 系统控制部分设计245 误差分析及总结 255.1 误差分析255.2 总结展望26参考文献27附录28致谢321 绪论二十世纪以来，激光传感器技术日趋成熟，并开始大量应用于测距系统。