单片机00421 激光测距仪的设计与实现

摘要：随着社会的发展，科学技能也不同，各种距离测量也很普遍。其中最大的压力是激光测距、毫米波雷达测距、超声波测距和红外测距。虽然激光测距可以探测到很远的距离，但容易受到灰尘、烟雾和恶劣环境的干扰;米波雷达很难实现，成本很高。目前，它们大多用于军事范畴的范围、速度测量和角度测量。其中一些用于民用领域，如无人机、车辆雷达等，超声波测距目前在工业领域普遍使用，但也容易受到环境的干扰，检测范围较小，仅约20度至30度;红外距离探测距离远超超声波，虽然也易受日光和恶劣环境的影响，但其成本低且简单。红外探测器是目前市场上最常用的测距仪。

本文采用单片机为核心控制芯片，设计了一款低功耗、高精度的近距离红外探测仪，探测范围可达到0~100cm，误差 cm。并增加有显示电路显示测量的距离，外围电路电源模块采用低功耗、高效率的电源管理电路。经过调试，本系统可以实现100cm以内的高精度测量。 

关键词：红外线测距；单片机；高精度；低功耗

1．3 论文主要研究内容及安排

本文主要借鉴国内红外测距的研究成果，利用单片机控制，完成手持式红外线测距仪的设计与实现,具体指标如下：

1、分析系统功耗，设计低功耗、高效率的电源管理电路；

2、分析红外测距的基本原理，设计基于红外的测距传感器，测距范围0~100cm，误差±1cm；

3、设计红外测距的显示电路用于显示测量距离。

第2章 系统的硬件设计

2．1系统总体方案设计

本系统的设计采用模块化设计的思想，主要分为传感器模块、接收模块、核心模块、电源模块、显示模块和其他外围电路。其系统结构框图如图2.1所示。

2．2红外传感器模块电路设计

红外传感器接收VL53L0X芯片，VL53L0X为VL53L0X是一个范围和姿态检测传感器。最小包现在达到4.4 X 2.4 X 1.0mm，可以保持准确的距离测量，这与传统的技能使用目的反射不同，可以测量模块，不考虑目标反射。它可以测量2m类的绝对距离，并在性能水平范围内设置一个新的阈值。它可以扩展范围的应用。

VL53L0X集成SPAD阵列(单光子雪崩二极管)和嵌入式ST的第二代飞行感觉TM专利技术。VL53L0X的940nm VCSEL发射极(垂直空腔表面发射激光)，人眼是完全看不见的，而固有的物理红外滤光器，能达到较长的检测距离，对环境光具有较高的免疫力，也可以在恶劣的环境中测量。发射模块的硬件电路如图2.2所示。

该传感器模块内部集成了I²C模块，分别是第9引脚的SDA和第9引脚的SCL。芯片内部可以进行A/D转换，然后通过I²C传递数据，利用此接口与单片机相连，可以直接进行测量数据的传输。

2．3单片机模块电路设计

我我的计划是使用STC89C52单片机，STC89C52单片机是一种低功耗、高性能、高精度、8位CMOS微控制器。由于单片机芯片中的8位CPU，系统可以用FLASH编程，因此STC89C51可以为大多数嵌入式控制系统提供超高效和高流动性的处理方案。采用以下比例控制，全双工串口，32 I/O端口线，6级矢量2停止布局，8 K字节闪存，三位16位定时器/计数器，看门狗定时器，512字节RAM，支持软件可以选择2种电源模式，STC89C51可以降到0赫兹静态操作。在空闲模式下，CPU停止运行，允许停止、串行端口、计数器/计时器、RAM连续事件。封面主要内容如下，失电发电机已被冻结，RAM内容被覆盖，下一个硬件复位和停止停止，单片机停止事情，最大工作频率为36兆赫。

由于本系统的手持式红外探测器的低功耗和LCD显示屏，需要更多的I/O端口和串行数据串口口，是以AT89C51为核心的本系统的控制芯片。图2.3是单片机最小系统的硬件电路图，图2.4是PCB图。