基于單片機(jī)的紅外線測(cè)距系統(tǒng)畢業(yè)論(已修改)
2025-06-19 09:21 本頁(yè)面
【正文】 濱江學(xué)院 學(xué)年論文 題 目 基于單片機(jī)的紅外線測(cè)距系統(tǒng) 院 系 濱江學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 常程 學(xué) 號(hào) 20212305061 指導(dǎo)教師 祁博宇 職 稱 講師 二Ｏ一二 年 十二月 二 日 目 錄 1 引言 ................................................................................................. 1 ..................................................... 1 ..................................................... 2 ............................. 3 2 測(cè)距 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) .......................................................................... 3 ........................................................ 3 ................................................................ 4 紅外發(fā)射電路 ........................................................... 4 紅外接收電路 .......................................................... 5 報(bào)警 .......................................................................... 7 鍵盤 .......................................................................... 8 電源 ......................................................................... 8 LED 顯示說(shuō)明 ......................................................... 10 單片機(jī) ..................................................... 11 3 測(cè)距 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) ........................................................................ 12 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖 ......................................................... 12 各程序設(shè)計(jì)函數(shù)說(shuō)明 ..................................................... 14 主程序模塊 ............................................................ 14 設(shè)定輸入 / 輸出引腳 ............................................ 15 A/ D 轉(zhuǎn)換模塊 ...................................................... 16 LED 動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊 ......................................... 16 UART 操作的基本函數(shù) .......................................... 17 鍵盤處理模塊 ........................................................ 19 4 誤差分析 ....................................................................................... 21 5 結(jié)論 ............................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) .......................................................................................... 21 謝辭 .................................................................................................. 21 1 基于 單片機(jī)的紅外線測(cè)距系統(tǒng) 常程 南京信息工程大學(xué)電子信息工程專業(yè)，南京 210044 摘要： 在該設(shè)計(jì)中，以 AVR 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種基于 ATmega16 芯片的紅外測(cè)距模塊。首先，紅外測(cè)距的工作原理基本結(jié)構(gòu) 做了詳細(xì)說(shuō)明。其次，介紹了紅外測(cè)距的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，介紹了紅外測(cè)距實(shí)現(xiàn)的構(gòu)想，給出紅外測(cè)距硬件電路原理圖，并說(shuō)明了紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、紅外接收驅(qū)動(dòng)電路、報(bào)警電路、鍵盤、電源電路、 LED 顯示電路工作原理及 ATmega16 單片機(jī)的管腳分配。在軟件設(shè)計(jì)中，說(shuō)明了整個(gè)程序流程及各程序設(shè)計(jì)函數(shù)和誤差分析。最后，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)論。 關(guān)鍵字 ：紅外線； AVR； ATmega16 1 引言 紅外線測(cè)距的工作原理 紅外輻射是整個(gè)光譜輻射的一部分，紅外輻射具有光的基本屬性。紅外技術(shù)是光學(xué)的一個(gè)應(yīng)用分 支，光學(xué)中的幾何光學(xué)和物理光學(xué)同樣是紅外系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。在紅外系統(tǒng)的性能分析和計(jì)算中常用光學(xué)傳遞函數(shù)方法去分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)質(zhì)量。在紅外系統(tǒng)能量計(jì)算中也可運(yùn)用波動(dòng)光學(xué)理論。紅外光與可見光除了波長(zhǎng)的差異外，就是紅外輻射為不可見光，因而不可做成肉眼直接觀察的儀器。在紅外儀器中，對(duì)接收到的紅外圖像總需要通過(guò)光電或熱電方法轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后在轉(zhuǎn)換成可見圖像以人眼直接觀察判讀。 該設(shè)計(jì)本文采用的是光發(fā)射器主動(dòng)測(cè)量，用于發(fā)射器隨距離的不同而不同（ r1km用連續(xù)發(fā)射器 )；（ r1km）采用脈沖式激光發(fā)射器。 相位測(cè)量法試用于 的測(cè)量，這種測(cè)量要將發(fā)射波相位和由目標(biāo)反射波相位加以比較，波的進(jìn)行時(shí)間與測(cè)距儀器到目標(biāo)的距離成正比，并與相位延遲有關(guān)，進(jìn)行時(shí)間 cr2t? . 式中， r為測(cè)距儀到目標(biāo)的距離， c為光速。 相位延遲由下式?jīng)Q定： c rfs??? 2 或 tsf2??? 式中 fs發(fā)射器調(diào)制頻率。由此得 sfc???2r 對(duì)于φ≥π，相位測(cè)量是多值的，故可測(cè)量的最大距離 rmax 2 由下式確定sfc4rmax? 距離測(cè)量精度： sfc????? 4r 0 例如：假定發(fā)射器調(diào)制頻率為 fs=2 MHz，相位測(cè)量精度為△φ =177。 ，則 mr 103 68m a x ??? ?? cmr 610 ?????? ??????? 圖 1 原理結(jié)構(gòu)圖 紅外線測(cè)距的基本結(jié)構(gòu) ATmega16芯片 內(nèi)有 8通道、具有 10 位精度的 A/D轉(zhuǎn)換模塊，我們利用這種單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)紅外測(cè)將測(cè)距轉(zhuǎn)換成測(cè)電壓，電壓與距離成一定的關(guān)系 △發(fā)射器 高 頻 放大器 振蕩器 ▽接收器 高頻帶通濾波器 放大器 ▽ 接收器 高頻帶通濾波器 高頻放大器（可調(diào)） 混頻器 低 通 濾波器 檢波器 放大器 限幅器 相 敏 檢 波器 3 距系統(tǒng)。 該模塊由 紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、 ATmega16芯片、 鍵盤接口電路、報(bào)警電路 及 LED顯示電
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