《激光脉冲测距实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光脉冲测距实验（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、激光脉冲测距实验报告小组成员：姓名：戚煜华学号：1120100209 程李东1120110109一. 实验目的通过学习激光脉冲测距的工作原理，了解激光脉冲 测距系统的组成，搭建室内模拟激光器系统进行正确测 距，为今后的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。二. 实验原理2.1测距仪的简要工作原理现在就脉冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲， 脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量 物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的 时间t，光速c和往返时间t的乘积的一半，就是测距仪和 被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应 具备以下四个模块：激光发射模块；激光接收模
2、块；距离计 算与显示模块；激光准直与聚焦模块，如图2-1所示。系 统工作时，由发射单元发出一束激光，到达待测目标物后漫 反射回来，经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元 计算完毕后显示目标物距离。图2-1脉冲激光测距系统原理框图在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲，光脉冲传输 到目标上以后，其中一小部分激光反射回测距点被测距系统 光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一 次所经历的时间间隔为t,那么被测目标的距离D为：(2.1)式中：c为激光在大气中的传播速度；D为待测距离；t 为激光在待测距离上的往返时间。2.2激光脉冲测距仪光学原理结构发射激光亠2.3测距仪的大致结构组成
3、脉冲激光测距仪主要由脉冲激光发射系统、光电接收系统、门控 电路、时钟脉冲振荡器以及计数显示电路组成。2.4主要的工作过程其工作过程大致如下：首先接通电源，复原电路给出复原信号，使整 机复原，准备进行测量；同时触发脉冲激光发生器，产生激光脉冲。该激光脉冲有一小部分能量由参考信号取样器直接送到接收系统，作 为计时的起始点。大部分光脉冲能量射向待测目标，由目标反射回测 距仪的光脉冲能量被接收系统接收，这就是回波信号。参考信号和回 波信号先后由光电探测器转换成为电脉冲，并加以放大和整形。整形 后的参考信号能触发器翻转，控制计数器开始对晶格振荡器发出的时 钟脉冲进行计数。整形后的回波信号使触发器的输出翻
4、转无效，从而 使计数器停止工作。这样，根据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三 实验装置实验装置包括“激光脉冲发射、接收电路”和“单 片机开放板”。3.1激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理激光脉冲发射/接收电路板原理框图如图2.3所示。图中EPM3032 为CPLD； MAX3656为激光驱动器；MAX3747为限幅放大器；T22为 单端信号到差分信号转换芯片；T23为差分信号到单端信号转换芯片； LD为半导体激光器；PD为光电探测器。板子上端的EPM3032被编程 为脉冲发生器，输出重复频率为1KHz,脉冲宽度为48ns的电脉冲信 号。此信号经MAX3656放大后驱动LD发光。板子下
5、端的EPM3032被 编程为计数器，对125MHz晶振进行计数。其计数的开门信号来自上 端的TX信号，关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果采用12位 二进制数据输出，对应的时间范围为032.7 s。IEPM 3032JTAGLDZZSAJ005125MPD1PD2图2.甲发射/接收模块原理框图3.2接口管脚说明插座J9为计数结果输出管脚，包括12位数据管脚和1位计数指示 管脚；数据管脚的高八位（从第12到5位）分别对应J9的1, 3, 5, 7, 9, 11， 13, 15；数据管脚的低四位（从第4到1位）分别对应J9的16, 14, 12, 10o 高电位为1,低电位为0;计数指示管脚为
6、J9的第6位。计数指示为1表示正在计数，0表示 计数结束。四实验内容与要求本实验的内容是搭建并调试一套模拟激光脉冲测距系统，实验框图见 图。图2.4实验系统组成框图实验系统要求由激光脉冲发射、接收电路板和单片机开发板组 成。其中，脉冲半导体激光驱动器产生重复频率为1KHZ,脉冲宽度 为24NS的电脉冲信号驱动半导体工作，同时此脉冲信号作为计数器 的开门信号启动技术起开始对高速经侦输出的脉冲个数技术。半导体 激光输出光脉冲耦合到光前中，经过一定长度的光纤传输后再被光电 探测器接收转换成电信号，经放大作为计数器的关门信号，使计数器 停止计数。此时计数器记到的脉冲个数再乘以晶振的周期即为光脉冲 在光
7、纤中传输的时间，此时间乘以光在光纤中的传输速度即为光纤的 长度。单片机将计数器的数值读入，计算出距离值并显示出来。五.实验结果及程序针对实验要求，我们进行了如下的程序设计，以求得正确的结果，代码如下：#include vreg52.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int宏定义uchar code SEG7=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00; 数码管的 编码uchar SAV 6=0xa0,0xa0,0xa0,0xa0,0xa0,0xa0;uchar c
8、ode ACT6=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf;位选的编码uint get();void delay(uchar); void display。； void count(uint);void main()数据获取函数，从测距模块获得数据延时函数显示函数计数函数uint distance; uint x; x=get(); distance=x*16;距离x为数据线输入的数据数据处理：乘以十六，按照公式l=n*3*10A8/(125*10A6)/1.6n*1.6，因为只能做整形运算，所以在这里乘以十六，在后面通过改小数点的方式除以十count(distance);while(1)死循环，程序始终处于运行状态display。；uint get()uint data1;uchar data2;P3=0xff;data2=P3;data1=data2&0 xf0;data1=data10) time-;附图：六.实验的思考与改进通过本实验，小组成员基本掌握脉冲式激光测距的原理，并学会 使用C语言为单片机编程，实现激光测距的基本方法。
