【正文】 ...................................................................................16 數據采集和處理程序設計 ...............................................................................................................18 ..............................................................................................................................................19 系統(tǒng)運行穩(wěn)定性改進 .......................................................................................................................19 結論 ...................................................................................................................................................19杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文1致 謝 .........................................................................................................................................................20參考文獻 .....................................................................................................................................................21附 錄 .........................................................................................................................................................22杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文11. 緒 論 課題背景單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 接口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D 轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。單片機作為微型計算機的一種，它具有如下的特點：（1）具有優(yōu)異的性能價格比（2）集成度高，體積小，可靠性高（3）控制功能強，開發(fā)應用方便（4）低電壓，低功耗。激光通信是以激光為載體來傳遞信息的一種通信方式。目前，激光通信技術由于其單色性好，通信容量大，方向性好，難以竊聽，成本低，安裝快等特點，已成為當今世界信息技術的一大熱點，因此其發(fā)展局勢與潛力已引起高度重視。隨著信息時代地不斷發(fā)展，只靠電信號傳輸數據已經滿足不了人類日益劇增的需求 ，而光通信更大程度上能實現(xiàn)要求，比如光纖到戶等等?？赡茉趯?，實現(xiàn)全光網絡，更能將以更快的速度傳輸信息。因此對激光通信研究頗有意義 [4]。 激光通信的特點優(yōu)勢，與應用激光是一種方向性極好的單色相干光。利用激光來有效地傳送信息，叫做激光通信。激光通信系統(tǒng)組成設備包括發(fā)送和接收兩個部分。發(fā)送部分主要有激光器、光調制器和光學發(fā)射天線。接收部分主要包括光學接收天線、光學濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調制器中，光調制器將信息調制在激光上，通過光學發(fā)射天線發(fā)送出去。在接收端，光學接收天線將激光信號接收下來，送至光探測器，光探測器將激光信號變?yōu)殡娦盘?，經放大、解調后變?yōu)樵瓉淼男畔?。激光通信?yōu)點：通信容量大。在理論上，激光通信可同時傳送 1000 萬路電視節(jié)目和 100億路電話；保密性強。激光不僅方向性特強，而且可采用不可見光，因而不易被敵方所截獲，保密性能好；結構輕便，設備經濟。由于激光束發(fā)散角小，方向性好，激光通信所需的發(fā)射天線和接收天線都可做的很小，一般天線直徑為幾十厘米，重量不過幾公斤，而功能類似的微波天線，重量則以幾噸、十幾噸計。杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文2激光通信的一些弱點是：大氣衰減嚴重。激光在傳播過程中，受大氣和氣候的影響比較嚴重，云霧、雨雪、塵埃等會妨礙光波傳播。這就嚴重地影響了通信的距離；瞄準困難。激光束有極高的方向性，這給發(fā)射和接收點之間的瞄準帶來不少困難。為保證發(fā)射和接收點之間瞄準，不僅對設備的穩(wěn)定性和精度提出很高的要求，而且操作也復雜。激光通信的應用主要有以下幾個方面：地面間短距離通信；短距離內傳送傳真和電視；由于激光通信容量大，可作導彈靶場的數據傳輸和地面間的多路通信。通過衛(wèi)星全反射的全球通信和星際通信，以及水下潛艇間的通信 [5]。 國內外激光通信的現(xiàn)狀雖然大氣的吸收、色散使得利用激光在地面上通信具有某種界限，但是目前已利用氣體激光器制造出能在良好氣候的晚上傳輸信息達幾十公里的設備。美國建立了一條 24 km 的 24 路雙音頻激光電話線路，采用 40 mW 連續(xù)波 He－Ne 器件，磷酸二氫鉀晶體脈位調制，作用距離達 5 km。前蘇聯(lián)建成的兩條試驗線路，一條通信距離 25 km，帶寬為 100MHz，可同時進行 4 路通路；另一路通信距離為 11km，224 路可同時通話。 20 世紀 90 年代后期研制的激光通信系統(tǒng)功能強、技術復雜、自動化程度高。如美國研制的激光通信系統(tǒng)，備有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS） 、電子指南針、傾斜校準儀，可自動高速掃描接收定位，把定位信號用光束傳給通信機，很快進行通信。還可以實現(xiàn)激光通信與無線電通信互相轉換，即在大雨、大霧的天氣可用無線電通信，其它時間則用激光通信。美國研制的激光通信系統(tǒng)還采用銫原子線路濾波器，可將光譜帶寬限制在 0．01nm（傳統(tǒng)濾波器 3．5nm ）,視野增大到 60176。（傳統(tǒng)的狹窄） ，功率僅為 5 W，傳輸性能得到較大提高。美國航天局（NASA）正在研制 800～850 nm 半導體激光器地面和空間之間的通信技術，在 2022 年進行容量為 2．5 Gbit／s 的地面到衛(wèi)星的通信實驗。由此可見，各國對激光大氣通信的研制工作不斷深入，大氣激光通信技術勢必將有較大的提高和發(fā)展，尤其是在電磁頻譜復雜、電子干擾日益嚴重的環(huán)境中，光通信顯得尤為重要。因此研究和發(fā)展激光通信，加大通信距離，實現(xiàn)全天候移動通信，是電子對抗和通信對抗的需要，也是未來發(fā)展的趨勢之一。 激光大氣通信要在原有技術的基礎上，應重點發(fā)展以下幾個方面：（1）開展大氣激光通信相關技術的研究；（2）研制大功率、高靈敏度、遠距離的激光通信系統(tǒng)；（3）研制目標成像定位跟蹤的移動光通信系統(tǒng)；（4）建立實現(xiàn)多中繼、多方向的面?zhèn)鬏斖ㄐ啪W；杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文3（5）建立大氣－空間一體化的遠程通信網。激光通信系統(tǒng)極其復雜，加上設備等因素需要建立合理的理論模型。本課題在激光通信系統(tǒng)方面做了研究工作。 激光通信系統(tǒng)原理 大氣激光通信技術即無纖光通信技術是近年來出現(xiàn)的一種新興技術，其原理是載波光信號通過大氣作為傳輸信道完成點到點或點到多點的信息傳輸。該技術采用半導體激光器為光源，所構成的通信系統(tǒng)為無線數字通信系統(tǒng)，主要用于固定點使用，也可用作應急搶通，其潛在的應用領域是在數據網、電話網、微蜂網及微微蜂窩網的入網應急設備及不便敷設電纜及光纜的近距離場合。大氣激光通信設備具有無電磁干擾、組網機動靈活、安裝維護方便、通信可靠性高、保密性好、性能價格比優(yōu)等優(yōu)點，可傳輸多種速率的數據、話音、圖像，具有廣闊的應用前景。隨著技術的不斷完善和新器件的不斷出現(xiàn)，大氣激光通信技術已成為當今信息技術的一大熱門技術，其作用和地位已能和光纖通信、微波通信相提并論，是構筑未來世界范圍通信網必不可少的一種技術 [6]。 激光傳輸大氣傳輸激光通信系統(tǒng)是由兩臺激光通信機構成的通信系統(tǒng)，它們相互向對方發(fā)射被調制的激光脈沖信號（聲音或數據） ，接收并解調來自對方的激光脈沖信號，實現(xiàn)雙工通信。圖 1 所示的是一臺激光通信機的原理框圖。由圖可見，本系統(tǒng)可傳遞語音以及進行計算機間數據通信。受調制的信號通過功率驅動電路使激光器發(fā)光，這樣載有語音信號的激光通過光學天線發(fā)射出去。接收是另一端的激光通信機通過光學天線將收集到的光信號聚到光電探測器上，將這一光信號轉換成電信號，再將這一光信號放大，用閾值探測方法檢出有用信號，再經過解調電路濾去基頻分量和高頻分量，還原出語音信號，最后通過功放經耳機接收，完成語音通信。當開關 K 擲向下時，可傳遞數據，進行計算機間通信，這相當于一個數字通信系統(tǒng) [2]。它由計算機、接口電路、調制解調器、大氣傳輸信道等幾部分組成，其基本模式如圖 1 中相關部分所示。杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文4接口電路的作用是將計算機與調制解調器連接起來，使之能同步、協(xié)調工作。調制器的作用是把二進制脈沖變換成或調制成適宜在信道上傳輸的波形通信使激光器發(fā)光，其目的是在不改變傳輸結果的條件下，盡量減少激光器發(fā)射總功率。解調是調制的逆過程，它是把接收的已調制信號進行反變換，恢復出原數字信號送到接口電路。同步系統(tǒng)是數字通信系統(tǒng)中的重要組成部分之一，其作用是使通信系統(tǒng)的收、發(fā)端有統(tǒng)一的時間標準，使收端和發(fā)端步調一致。 激光器激光器用于產生激光信號，并形成光束射向空間。激光器的好壞直接影響通信質量及通信距離，對系統(tǒng)整體性能的影響很大，因而對它的選擇是非常重要的。建議采用大光腔 GaAs－AlGaAs 激光器。該激光器具有體積小、重量輕、結構簡單、抗震動、易調整、壽命長等優(yōu)點