脉冲式激光测距仪的硬件设计

陈先生528

摘要
激光测距仪是激光技术、电子技术、单片机控制技术、信号控制与处理技术
! ^3 a; V3 s% D1 o/ k以及精密机械技术等各种技术的综合在一起的应用。激光测距仪是一种根据时域
反射原理设计的测量距离的仪表，具有相当好的应用前景。目前，航空航天、自
% k/ G7 b' i+ \5 ?: U) m动控制、工业、军事、大地测量和建筑测量等领域中很多都需要进行距离的测量，
- T( E+ u3 |, w' d0 U' w' Y& W并且现代的科技趋势越来越需要良好的精确度。但是市面上销售的激光测距仪一
/ P# c9 L9 E2 A7 |般难以达到较高测量精度的目的。由此，就有了研制成本低、精度高的激光测距
, L* T. v* j% Y仪的必要。本文所介绍的激光测距仪是-一种基于等效采样测量原理的测距系统，
可以达到高精度测量距离的目的。
在经过了各种方案的研究的基础上,本文最终采用了基于等效采样原理的时
间间隔测量法。在接收到周期性反射脉冲信号的前提下，采用等效采样的方法，
即通过多次触发、多次采样而获得并重建信号波形的方法，可以将信号在时域上
, _7 E" }: X( m& K/ }* u6 ?1 U) D进行等比例展宽，从而得到重要的的时域信息，进而通过单片机的计算，获得需
要得到的距离值。这种方案经过长期实践、研究，最终得到了硬件电路的实现，
达到了将ns级别的时域信号扩展为ms级别的信号的目的，进而提高了距离测量的
* d  Y9 |. P/ b! h# e) M) [精度，这种方案也可以降低设计难度以及产品成本。
" J  I6 Q3 m' D+ h; o) u本论文所介绍的激光测距仪的硬件设计内容主要包括系统方案的选取与设
" U! _- a1 Y: {. m2 n( |" Z计、基于SPL LL90 _3激光发射二极管的激光发射电路的设计与实现，以及基于
2 B6 b4 [8 Y, p0 qAD500_ 9激光接收二极管的激光接收电路的设计与实现。激光发射电路的设计包
括激光二极管的选型、发射和采样信号调制电路的研究与设计以及激光发射脉冲
产生及驱动电路的研究与设计。激光接收电路的设计包括激光接收二极管的选型、
& X0 h, _/ ^  X% I3 u: G激光接收脉冲信号获取电路的研究与设计以及接收信号调制电路的研究与设计。
% f; f, [" |" }) G4 R单片机部分电路设计包括MSP430单片机外围电路的设计。
在论文的最后，列举了要求的实验指标，然后展示了实验波形并对之进行了
分析，各方面分析结束后得出设计方案可行性结论。
. C. F3 e! }1 l6 q关键词:激光测距，等效采样，脉冲式激光测距仪

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激光测距仪是激光技术、电子技术、单片机控制技术、信号控制与处理技术 以及精密机械技术等各种技术的综合在一起的应用。激光测距仪是一种根据时域 反射原理设计的测量距离的仪表，具有相当好的应用前景。目前，航空航天、自 动控制、工业、军事、大地测量和建筑测量等领域中很多都需要进行距离的测量， 并且现代的科技趋势越来越需要良好的精确度。但是市面上销售的激光测距仪一 般难以达到较高测量精度的目的。由此，就有了研制成本低、精度高的激光测距 仪的必要。本文所介绍的激光测距仪是-一种基于等效采样测量原理的测距系统， 可以达到高精度测量距离的目的。

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