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1、红外测距报告红外测距原理1本设计测距方法是光强发测距，即由红外发光管发出一定强度的950nm 红外光，经A4白纸（障碍物）反射后，由红外接收管接收反射的红外光，根据 接收到的红外光的强弱来判断距离前方的距离。因为红外接收管接收到的红外光 的强度是随A4白纸（障碍物）的距离变化而变化的，这是因为距离越近则反射 回来的红外光就越强，距离越远则反射回来的红外光就越弱。电路设计1. 红外发射电路/P0.7：7艮1D111XjT-SULV厂Q1S8()50原理与组成:红外发射电路基本是由一个S8050三极管构成的共发射极电路，上图中使三 极管工作于开关状态，用单片机在发射控制端产生1KHZ方波信号控制红
2、外管的 发射，红外发光管将间隙发出950nm长度的红外线。采用1KHZ的PWM信号控制 的原因在于可以加大红外发光管的电流，因为PWM信号使得其管子的总功耗（工 作电流）并不大，而不至于使红外发光管因功耗过大，温度升高而损坏管子，从 而使红外管可以发出更强的光，可以使测量距离变远。2. 红外接收电路原理与组成:红外接收二极管在无阳光或无红外的光照射时反向电阻非常大，有阳光或含 红外的光照射时其电阻非常小，故红外接收二极管的电流是随红外光线强度的变 化而变化的。上图红外接收电路是由LM358组成的同向信号放大电路，对红外接 收二极管感应到的波长在940nm的红外光信号所产生的微弱电信号进行放大。
3、通 过对R4和R5阻值的调整，可以对放大倍数进行调整，放大倍数公式为 Vo二Vi(l+R5/R4)。3. 单片机最小系统与AD采集IIIIII7.-242526RD；T*37P36pmREBETPEENIf亘IPSTC11CA5：=2原理与组成：上图是由STC12C5A60S2为控制器组成的单片机最小系统，采用24M晶振， 经过12分频后为2M,复位电路采用手动按钮复位，即高电平复位，就是在复位 输入端RST上加入高电平，如果RST引脚维持超过2个机器周期的高电平，那么 内部寄存器将会被初始化。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容 加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着V
4、cc对电容的充电过程 而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系 统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。ADC_POWERSPEED 1SPEEDOADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHSOADC CONTR RegisterA/D转换结果寄存器：A DC RES and ADC RESLADC7/P1.7ADC6/P1.6ADC5/P1.5ADC4/P1.4ADC3/P1.3ADC2/P1.2比较器ADC1/P1.1ADC0/P1.0逐次比较寄存器模拟输入信号通道选择 开关 CHS2/CHS1/CHS0AD的采集是由STC12
5、C5A60S2自带的AD转换器来完成的，A/D转换口 在P1 口(P1.7-P1.0),有8路10位高速AD转换器，速度可以达到250KHZ(25 万次/S),上图为单片机AD的内部结构图。在AD转换前用一个90PF的电容是为 了滤除干扰脉冲，可以有效的防止转换后的数据波动较大。4. 声光报警电路原理与组成：上图为蜂鸣器，普通发光二极管和PNP三极管组成的声光报警电路，发生 电路是在P0.6给低电平时三极管导通，蜂鸣器发声，高电平时蜂鸣器不发声， 从而只要在P0.6产生一定频率的信号，就会使蜂鸣器鸣叫。发光二极管也是在 单片机给低电平时点亮，高电平时熄灭。5. 按键检测原理与组成：上图为两个轻
6、触开关组成的按键检测电路，当按键按下时就会给单片机送 去一个低电平，单片机检测到P0.3或P0.4低电平时就说明其中一个按键按下。6. 显示电路原理与组成:显示采用1602字符液晶显示器，图中RVE滑动变阻器是用来调节显示器的对比度。每一个显示的数据都是由5*7个点阵组成的，你要显示什么字符数据其 实就是点亮其中的某些点。三.程序设计1.本红外测距系统流程图初始化定时器初始化单片机內部AD初始化CD显示欧迎使用的开机显示开启键按下两次检测是否荷键按下关闭键按下YESNO开启红外并启动AD采集进入红外测距畀面关闭红外并关闭AD采集退出红外测距界面到初始化v.V是否已启动AD采集YESNO*NO是
7、否肓新甲AD数据YES J采集AD数据进行冒泡法与平均数痣波至刷新显示处理标志刷新显示处理标志苴1YES J清除刷新显乔标志进行显示运算与信号量检测并刷新显示NO是否超斗测量范围?YES声逬1翌NO2.线性化的数据处理由于红外测距时电压与距离并非是成正比的，而且测试的电压与距离的关系 也不是线性的，而我们要进行测距而且要使电压随距离的变化成比例变化，就需 要对非线性的电压与距离对应的变化曲线进行分段线性化处理，就是说在局部实 现电压随距离的变化成比例变化，所以我们在处理显示时就需要把得到的数据用 软件实现线性化，就是说将电压与距离变化的曲线分成若干段，这里按每厘米来 分段，将每段的端头数据和端
8、尾数据录入程序中，然后将每段的端头数据减去端 尾数据得到中间的差值，就是每厘米总的变化量，再将其除以10,就得到每毫 米的变化量，这样我们就可以测量毫米的变化，而且虽然总的电压和距离的变化 曲线是不线性的，但是分段线性后，部分距离是随电压成线性变化的。四总结本次设计的红外测距系统可以测量025CM的距离范围，误差在O.3CM左 右，前面部分精度较高，但是后面部分精度较差，甚至达到接近1CM的误差， 这是因为后面部分接收到的红外光线很弱，而且本身外界也有红外波段的红外光 干扰，所以造成后面测距的误差很大。还有就是整个测量都会受到外界红外光的 干扰，当红外光干扰严重，干扰一般和干扰较小时，都会影响所测数据，导致所 测数据整体变化，而我们录入到单片机的数据只是其中的一组数据，而所测距离 就是与这些数据成比例变化的，但是随外界红外光线干扰程度的不同，导致AD 采集转换回来的数据就不一样，所以造成有时测量距离非常准确，有时测量距离 误差很大，改进方法我们觉得应该首先采集在不同外界红外线干扰下的数据，然 后计算在不同外界的红外干扰下测量回的数据的变化量（百分比），然后录入到 单片机，根据不同的外界干扰计算出在不同外界干扰下的电压随距离的变化，从 而实现更精确的测距。队员：段少宇杨刚罗超
