红外测距仪总结报告

第一篇：红外测距仪总结报告

红外测距仪总结报告

一、摘要：

本次设计任务是设计一个红外测距电路，它由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括发射模块和接收模块，先由stc8051单片机产生一个1khz的信号，经红外发射管发射，碰到障碍物后返回，接收管接收到信号通过放大、滤波、峰值检波、AD转换后传回单片机，单片机即可通过判断接收电压的大小来确定距离。软件部分包括信号产生、AD接收、数据处理、液晶显示。

关键词： STC8051 红外测距

二、电路总体方案：

1、发射部分： 用单片机产生一个1khz的信号经红外发射管发射。因为用单片机产生信号方便控制盒调节，电路也更加简单。

2、接收部分： 采用±5v双电源供电，利用LM358芯片进行双电源放大，因放大倍数在20至40倍之间即可，所以只需经过一级放大。

滤波部分： 由于经过放大以后的信号还有很多杂波，而我们需要的是接收到的1khz的信号，一般的滤波器很难解决干扰问题，所以直接选用有源二阶带通滤波器。

峰值检波部分：

根据要求的精度为5mm，最简单的峰值检波电路即可胜任，出于节约成本的考虑，决定不用带运放的高精度检波电路，假如还要进一步提升测量精度，就需要选用更好的峰值检波电路。

AD转换部分： 由于所买单片机缺少AD转换模块，另购带PCF8591芯片的AD转换模块外接到单片机与电路板之间来实现AD转换。简化了软件编程中繁杂的IO口编程。

单片机控制部分： AD转换的数字信号传入单片机，通过软件采用查表发进行处理，得出正确的距离。

三、硬件设计：

1.红外发射管电路设计：

1.1 红外发射管原理

由STC8051的定时器产生一个1KHZ的方波，用

一个三极管驱动，将信号传送到红外发射管上。

1.2 红外发射管外围电路和元件参数设计

注：通过R3的调节改变测量范围。

1.3红外接收管电路设计：

红外接收管接受的信号只有一百毫伏左右，而

且还有很多干扰，需要先放大在带通滤波，单片机只能接受信号，所以

还需要通过峰值检波输出一个直流电压，经pcf8591 芯片转换成数字信

号输入单片机进行处理。

2.放大器的设计

2.1放大器的工作原理：

考虑到题目测量范围和接收到的信号大小，选取放大倍数为30倍左右，倍数太大会出现波形失真，是测量范围的最短距离变小，倍数太小信号强度不够，则能测量的最远距离会变小，放大倍数：

B=Rf / Rb =30；

3.关于有源二阶带通滤波器的设计：

则令C = C3 = C4，则 Rep = R5 / / R6 =(R5 * R6)/(R5 + R6)

品质因素Q等于中心频率除以带宽

即 Q = fc / BW = 1/2*（R7 / Rep)½

由上边的公式，去中心频率 f = 1 khz ,增资A = 5，品质因素 Q=8，则令C = C3 = C4 =104，可以得到电阻值为R5=2.5 K,R6=100，R7=25K;

4.关于峰值检波电路的设计：

考虑到电容值越大检波效果越好，但是放电速度越慢，经过测试，选取了200uf的电容和100k的电阻以及LM358构成最简单的峰值检波电路。

5.电路图如下：

注： 1.R4的电阻大小可改变测量精度；

2.整流电路中R8的大小决定最后测量结果精度；

3.前两个放大器用TL082，后一个选用LM358；

四． 程序设计:

软件由4个部分组成，信号产生模块，AD接受模块，数据处理模块和LCD显示模块，利用单片机的定时器0可以持续不断的产生1khz信号并输出，由于输出信号时稳定的，而接收管接收的信号时随着障碍物距离的变远而变小，所以我们可以通过检测信号的强弱来判断距离，但是接收的信号并不是完全是线性变化，采用一个或者几个固定的公式并不能得出准确的距离，所以采用提前把正确的距离和信号强弱的关系先测量好，建成一张信号距离表，这样测量时就可以查表快速得出距离。精度也方便控制。处理好的数据直接传送到1502液晶屏显示即可。

流程图如下：

五．测试方案：

本次测试所用到的仪器设备主要有： 示波器，函数信号发生仪，稳压电源，数字万用表。

调试过程如下：

调试发射部分，直接用示波器测量单片机输出的信号，为1khz；

调试接收部分的放大模块：先用函数信号发生仪模拟一个接收信号，把放大电路和滤波电路断开，测量TL082芯片的1脚，输入信号为1khz，1 00mv的正弦信号，用示波器测量1脚为1khz，2.9v的正弦信号，放大倍

数为29倍，由于有信号的衰减，放大部分正常；

调试带通滤波： 把放大电路和滤波电路连好，输入函数发生仪产生的 模拟信号，测量TL082芯片的7脚，得到一个稳定的正弦波，通过调节输入信号的频率，测得带通滤波器的中心频率为1khz，满足要求。然后接着测量整个电路的输出端，示波器打到直流档，调节信号强弱，发现检波电路工作良好。

最后，接入红外发射管与接收管，直接进行最终整调试，适当改变了R3与R4的电阻大小，再将电压在液晶上显示出来，用米尺画出一张标准的距离图，测量距离图上每隔5mm所对应的电压记录并做成表格最终填入程序中，并多次验证距离和长度的关系是否正确。并做多次修正。

六、参考文献和资料:

1.《新概念51单片机c语言教程——入门、提高、开发、扩展全攻略》

——郭天祥著

2.《运算放大器电路设计手册》

3.《电路与模拟电子技术》

—— 殷祥瑞

4.pcf8591中文资料——百度文库

5.pcf8591编程实例——百度文库

第二篇：红外测距总结报告

红外测距电路总结报告

学 院：机电工程学院班 级：学 号：姓 名：刘丰源

11电气1班 1100103139 摘要

本次实验是设计一个红外测距电路，它由软件和硬件两部分组成。软件部分包括信号产生、AD接收、数据处理、液晶显示；硬件部分包括发射模块和接收模块。此电路可以测较短的距离，精度在0~5mm之间。

关键词

STC8051单片机；红外测距；

一、方案设计

1、发射模块

采用用单片机产生一个1khz的信号经红外发射管发射这样设计既简单又方便，电路也更加简单。

2、接收模块 放大电路：

采用5v电源供电，利用lm358芯片进行单电源放大。由于放大倍数在20到40倍之间，经过一级放大即可。

滤波电路：

由于经过放大以后的信号还有很多杂波，而我们需要的是接收到的1khz的信号，一般的滤波器很难解决干扰问题，所以直接选用有源二阶带通滤波器。

峰值检波电路：

根据要求的精度为5mm，最简单的峰值检波电路即可胜任，出于节约成本的考虑，决定不用带运放的高精度检波电路，假如还要进一步提升测量精度，就需要选用更好的峰值检波电路。

AD转换电路：

AD转换选用0809芯片，它是并行传输的，占用的IO口太多，但是软件编写非常简单。

单片机控制电路：

AD转换的数字信号传入单片机，通过软件自动求出所测的距离，显示正确的距离。

二、电路分析

1.发射模块

由8051的定时器产生一个1khz的方波，用一个三极管驱动，将信号加载到红外发射管上。2.接收模块电路设计

因为红外接收管接收到的信号只有一百毫伏左右，而且还有很多干扰，需要先放大再带通滤波，单片机只能接受数字信号，所以还需要通过峰值检波输出一个直流电压，经TLC1543芯片转换成数字信号输入单片机进行处理。

考虑到题目测量范围和接收到的信号大小，选取放大倍数为40倍左右，倍数太大回出现波形失真，使测量的最短距离变小，倍数太小信号强度不够，则能测量的最远距离会变小，放大倍数B=R4/R3=40； 关于有源二阶带通滤波器的设计：

令C=C3=C4，则req=R5//R6=(R5*R6)/(R5+R6)品质因数Q等于中心频率除以带宽

即Q=fc/BW=1/2*R7/req

由上边的公式，取中心频率f=1khz，增益A=2，品质因数Q=10，则令C=C3=C4=50nf，可以得到电阻值为R5=16K,R6=160，R7=64K;关于峰值检波电路的设计：

考虑到电容值越大检波效果越好，但是放电速度越慢，经过测试，选取了20uf的电容和100k的电阻以及1n4148构成最简单的峰值检波电路。

电路图及元件参数如下：

3.单片机控制模块

接收模块处理好的数据传入单片机，程序自动计算出此时的距离，再在1602液晶上显示。

三、软件分析

软件由4部分组成，信号产生模块、AD接收模块、数据处理模块和LCD显示模块，利用单片机的定时器0可以持续不断的产生1khz信号并输出，由于输出信号是稳定的，而接收管接收到的信号随着障碍物距离的变远而变小，所以我们可以通过检测信号的强弱来判断距离，我采用提前把正确的距离和信号强弱的关系先测量好，建成一张信号距离表,然后利用exelc将得到的数据汇成一条曲线，得到一个函数关系式，在程序中插入这个关系式，单片机得到一个信号，程序就会算出相应的距离，这样既简单又方便。处理好的数据直接传送到1602液晶屏显示即可。

四、调试和测试

调试中所用到的仪器设备主要有：有示波器，函数信号发生仪，稳压电源。数字万用表。调试过程如下：

首先调试发射部分，直接用示波器测量单片机输出的信号，为1khz；

再调试接收部分的放大模块：先用函数发生仪模拟一个接收信号，把放大电路和滤波电路断开，测量358芯片的1脚，输入信号为1khz，100mv的正弦信号，用示波器测量1脚为1khz，2.8v的正弦信号，放大倍数为28倍，由于有信号衰减，放大部分正常；

接下来调试带通滤波：把放大电路和滤波电路连好，输入函数发生仪产生的模拟信号，测量358芯片的7脚，得到一个稳定的正弦波，通过调节输入信号的频率，测得带通滤波器的中心频率为1.8khz，带通滤波器不正常。由于电阻自身的误差比较大，电容也有误差，再加上计算出来的电阻值没有刚好合适的，取得是相近的电阻元件，所以照成了较大的误差，我再在C3，C4上分别并联了一个相同容量的电容，再次测量中心频率变为880hz，截止频率400hz，这次滤波器可以满足要求了。然后接着测量整个电路的输出端，示波器打到直流档，调节信号强弱，发现检波电路工作良好。

最后我修改程序将输出信号改为880hz，接入红外发射和接收管，直接进行最终的整合调试，解决一些电路连接上的问题后，将电压再液晶上显示出来，用米尺画出一张标准距离图，测量出电压和距离之间的关系并做成表，最终填入程序中，再验证距离和长度的关系是否正确。整个红外测距电路到此结束。

五、心得总结

该电路设计简单，精度为5mm，但还可以进一步提高。虽然测量距离和超声波比起来短很多，但是精度高，适合短距离的高精度测量。但是当测量距离从近到远变化时，距离测量变化的灵敏度比较低。需要一个更好的峰值检波电路才能提高响应速度。

六、参考文献和资料

1.郭天祥编著《新概念51单片机c语言教程—入门、提高、开发、扩展全攻略》 2.TLC1543编程实例——百度文库 3.《运算放大器电路设计手册》

4.《有源带通滤波器的设计和计算》 5.《单片机C语言程序设计》

第三篇：激光测距仪操作规程

激光测距仪操作规程

一、电池的装入/更换

① 按住拆卸钮，向左推取下后盖。② 打开电池槽盖，安装或更换电池。

③ 当电池电量过低时，屏幕会显示此信号。按极性正确装入电池，且只能用碱性电池。④ 后盖顺槽插入，直至入位。当长时间不使用仪器时，请取出电池，以免电池腐烂。

二、启动/关闭测距仪

短暂按下红色READ键，照明灯，电池电量和蜂鸣将显示在显示屏上，直到发出第一个工作指令。

本仪器可以在任何时候任何菜单里被关闭。在150秒未触摸任何键时，仪器会自动关机。

三、清除键（红色OFF/CLEAR）

清除键可以使仪器恢复到常规模式，也就是说他将恢复零位。

清除键可以用于测量/计算前或测量/计算后。在某项功能中（面积或体积），可以使用清除键回到上一指令，并进行新测量。

四、设置测量基准边

按下测量基准选择键，直到所需的测量基准边出现。测量基准边的设置将在再设置或关机时才会改变。

在仪器下方固定挡板打开时，仪器能够自动识别测量基准边，并设置测量基准边以得到正确的测量值。

厂家设置：测量基准边为后沿。

五、测量

5.1单个距离测量

按READ键，打开激光束，将仪器对准所要测量的目标，并再次按READ键。测量所得距离数据将立即以指定的单位显示在显示屏上。

5.2最小/最大值测量

该功能能够测量以某一固定点为起点的最小和最大距离，并测量间隔距离。

按住READ键，直到听到蜂鸣声，此后仪器进入连续测量模式，然后缓慢将激光在所在目标来回多次扫射。

再按一次READ键，终止持续测量模式，测量所得最大或最小距离将显示在屏幕上的主显示区。

六、功能

6.1 加/减

依据下列步骤，来进行测量值的加减： 测量+/-测量+/-测量+/-……=结果。同样的方法可以进行面积和体积的加减。6.2 面积

按一次面积/体积键来进行面积测量。进行两次必要的测量，相应的结果就会显示在屏幕上。6.3体积

按两次面积/体积键来进行体积测量，相应的图标会显示在显示屏上。进行三次必要的测量，相应的结果就会显示在屏幕上。

6.4 间接测量

此仪器可以通过勾股定律来计算距离。这一功能适合于不宜直接进行测量或者测量有危险的边。

① 这种方法只用于测算距离，不能取代精确测量。② 确定测量边的顺序。

③ 所有测量点都必须垂直或平行于平面。

④ 为了保证测量的精确性，测量时仪器最好是从一个固定点出发旋转来进行测量。6.5 保存常数/测量值 6.5.1 储存常数

可以将一个常用的值保存，以便调用。测量所需的距离，按住储存键直到听到蜂鸣，此时所需值被保存。6.5.2 重新调出常数

按储存键调出常数，此时常数可供计算使用。6.5.3 延迟测量

按住计时键，屏幕上会显示出相应的时间闪烁，按+/-键可以调节所需延时的时间，再按下READ键，此时开始倒计时，直到测量后数值会显示在显示屏上。

七、注意事项

3.1 测量时不要将本机的激光直接对准眼睛或通过反射性的表面（如镜面反射）照射眼睛。3.2 使用过程中必须小心轻放，应避免放在过分潮湿高温或阳光直晒的地方。

第四篇：户外测距仪选购建议

一、户外望远镜测距仪选购

目前测距望远镜的品牌主要有：

图雅得TRUEYARD，博士能BUSHNELL,奥尔法ORPHA,尼康NIKON，纽康NEWCON，这5个品牌。

望远镜测距仪和手持激光测距仪的主要区别是望远镜测距仪的测距误差是±1m，但测量距离远，适用于户外测量。而手持式激光测距仪的精度是mm，但测量距离一般在40~100米左右，一般只适用于室内测量，适用户外测量的手持激光测距仪目前没看到有国产品牌，国外品牌一般在2千元左右，适用户外测量的国外手持激光测距仪的测距一般在40~200m。国产还有个缺点就是测量反应慢。

2000元以下的望远镜测距仪基本只具有单一功能——测直线距离，无测高、测角、测水平距离等功能。带有测水平距离功能的望远镜测距仪价格一般在2500千元以上。

1、图雅得

全球知名的户外光学品牌，在长距离望远镜激光测距仪领域，具有非常重要的位置。长期占据全球望远镜测距仪销量

博士能SPORT 450 测量距离700米，售价1500元左右，是博士能老款机型，博士能老款机型的标称测量距离都是在使用反光板情况下的理论最远距离。这款实际测量距离在350米左右。

特点：外观小巧，但是镜头太小，测速较慢，实测距离太短。但是性价比不高。

3、奥尔法ORPHA

全球

选购分析：奥尔法600A（亚马逊或天猫报价950元），是目前唯一的一款价格在千元内的品牌望远镜测距仪，也是目前全球单品销量最大的测距仪望远镜。如果选择500-600米的测距仪（只具有单一测直线距离功能），这是一个性价比最好的选择。

二、户外手持式激光测距仪选购

手持式激光测距仪 测量精度可精确到mm，测量范围一般是40~200米，可以选择：徕卡的D3、徕卡的D5和喜利得PD40、PD42 室外(白天)，最低价格在2000元左右。国产的能用于室外的手持式激光测距仪目前只看到迈测系列的X3、M2、S3U。另外，国产的测量速度反应慢。手持激光测距仪目前市面上品牌不多，最为出名的品牌是徕卡和博世。

一． LECIA徕卡

短距离手持激光测距仪全球

3、室外：如果室外远远大于室内：可以购买徕卡A5、A6(用电脑连接直接导数据到电脑)、A8(可以测量角度和更容易搜索被测物体)和PD42(需要购买A4反射板)。

下面对室外的几种国外品牌常用激光测距仪进行分析：

（1）德国喜利得HILTI PD40 高精度手持式激光测距仪 200米误差只有+/-1.0mm ￥1750.00（天猫报价）

（2）德国喜利得HILTI PD42 高精度手持式激光测距仪 200米内置望远镜￥2600.00

（3）LEICA 徕卡迪士通A5激光测距仪￥4100.00

（4）瑞士徕卡迪士通D5激光测距仪200米￥2380.00（天猫报价）（5）LEICA徕卡D3aBT型100米手持式激光测距仪 蓝牙无线传输￥3650.00（6）博世 激光测距仪GLM250VF 户外测距仪 250米测距 瑞士产￥3388.00

国内品牌（适用于户外）：

（1）迈测X3：标称量程70m，阳光量程40m，899元

（2）迈测M2：标称量程80m，阳光量程40m，可测水平距离、垂直高度、45度以内的角度等，899元

（3）迈测S3U：标称量程100m，阳光量程70m（户外35m外要结合反光膜使用），可测水平距离、垂直高度、45度以内的角度等，1299元

虽然国内品牌价格占有优势，但标称的性能参数跟实际测量差别较离谱。调查用户反馈信息，实际上户外测量效果不理想，阳光量程夸大成分较大。

我们经常测量的距离一般都在100m以内，精度要求控制在cm，所以望远镜测距仪满足不了要求。测量基本上是室外使用，国产的目前大多只能测室内的，室外的无法使用。从上述国外6个测距仪分析，只能从以下两种中选择：

德国喜利得HILTI PD40 高精度手持式激光测距仪 200米误差只有+/-1.0mm ￥1750.00

瑞士徕卡迪士通D5激光测距仪200米 ￥2380.00

国外品牌选购分析：徕卡D5的优点是户外实际测量距离更远，激光点更容易找到。另外，徕卡是短距离手持激光测距仪全球

（2）配备奥尔法600A（亚马逊或天猫报价950元，测距范围：6-600m，测距误差±1m）和迈测M2（天猫报价899元，测距范围：0.1-200m，测距误差±1.5mm）各一台，合计约1849元。

（3）配备奥尔法600A（亚马逊或天猫报价950元，测距范围：6-600m，测距误差±1m）和迈测S3U（天猫报价1299元，测距范围：0.1-200m，测距误差±1.5mm）各一台，合计约2249元。

第五篇：超声波测距仪-实习总结

电子实习总结

2010-2011学年第一学期，08级电气工程及其自动化专业电子实习与09级电气工程及其自动化专业数字电子技术课程设计，所采用的题目均是“超声波无线测距仪设计”。该题目是贯彻机电系教学改革精神，根据实践教学要求，新近设计研发的实习内容。经过两周的实习过程，对于其中一些进步的方面与发现的问题进行总结，以便为接下来的教改工作提供有价值的参考。

对于此次设计过程，一些收获令人满意：

第一，从教师团队的角度来说，是一次比较成功的锻炼机会。无论对于设计研发的老师，还是对参与实习指导的老师，都从中得到了全方面的提高。相对于原先的教学套件，本设计从理论基础，到软硬件设计，老师们都能够做到深刻理解，熟练掌握。因此在实习过程中，指导的针对性相较以往，有了明显的进步。学生反响较好。同时，在实习结束时进行答辩，有效的提高了教师对于学生掌握实践效果的认识，能够更好的指导下一步的工作。

第二，从学生角度来说，一周的时间，严格按照实习大纲安排，进行了全方面的理论学习，到元器件焊接，最后进行设计分组答辩。时间紧凑，内容充实。从实习答辩过程与实习报告的反馈来看，大家都能够做到主动思考，积极求解。尤其是对于一些成绩相对较差的学生，在实习过程中表现非常主动，令人印象深刻。尤其在答辩过程中，将固定的“老师问——学生答”方式实现反转，变成“学生问——教师答——教师问——学生答”，用答疑的方式，鼓励学生们发现问题，解决问题。这种尝试，对于实习过程总结与提高意义重大。尤其是鼓励每名同学积极主动的寻找问题，用启发式的问题促进每个人去思考问题，符合我们教学改革的目的。同时，让每名老师的身份由“考官”变为考生，也能够很好的促进教师们的学习能力，为更好的了解学生所想，打下基础。建议将此经验进行系内教研讨论。

第三，从系部角度来说，由于教学改革势在必行，因此由任课教师设计有针对性的实习内容也是大势所趋。第一步的迈出，为今后的更多更好的题目研发做了铺垫，也会促进更多的教师积极参与其中。未来的电子实习与课程设计，应该为所有学生提供丰富的题目选择，满足不同的兴趣爱好。同时，更多的实习题目，也为毕业设计提供了丰富的素材，对于一些校企合作项目，或者横向与纵向课题的研发，打下了基础。

当然，任何过程都有两面性，在两周的设计过程中，也会发现一些问题，在此进行梳理，有利于日后工作的改进：

第一，实习进度安排过紧，参与的教师与学生时间紧张。由于教学计划安排，将电子实习与课程设计，统一安排到期末时间段，难免造成时间冲突或者实验场地的争抢问题。特别对于指导教师的参与数量，会出现一名教师，同时负责多个设计或实习的情况，并且期末阶段，同样有监考，阅卷任务，因此难免顾此失彼，大大降低指导的效果。在此建议，不妨在教学计划的制定过程中，将电子实习或者课程设计推后一个学期，即在课程完成的第二个学期期中阶段，开始实践教学。优点在于一方面不造成人员或者时间冲突，另一方面也有利于加强学生们对于课程的持续性记忆。

第二，教师团队的配合需要进一步加强。由于第一次原创实习题目的设计，时间比较仓促，因此从方案制定到方案验证，最后到器件的选购，都需要一个熟悉的过程。临近实习时间，才将整个过程结束，所以耽误了参与指导的教师提前学习的机会。因此，对于今后相关的课程设计或者电子实习，建议在每个学期的期末，由设计负责人定下实习题目，并且利用假期时间进行方案整理与设计，在新学期开始，即开始进入方案的实施与操作。出现问题，也有充裕时间解决，同时也便于参与的教师有充足时间进行自主学习与讨论。

第三，设计研发费用的问题。本次课程设计的研发费用由老师先行垫付，所有参与指导的教师材料费，也一并归并到学生们的材料费当中。希望系部能够对于研发启动资金予以支持，由于设计题目相对较小，所以研发费用相对较少，但是对于参与设计的教师会有一种精神鼓励。否则，如果单纯靠教师的个人付出，可能会有一些难度。

第四，指导教师的组成问题。本次课程设计，每个班级由一名教师负责。明显感觉人手紧张，建议遵循领导意见，最多每名教师负责20名学生的指导工作。可以调动实验员的参与度，让更多实验员老师参与到指导过程，提高其工作量的同时，也增强了理论与实践结合的能力。第五，答辩方式的选择问题。本学期的答辩过程，采用的是分组答辩方式，由于准备相对仓促，学生对于相关的知识背景了解较少。在此建议，对于不同学科的实习工作，由任课老师在授课过程中，很好的结合相关设计内容进行说明，从而使同学们在实践过程中做到“熟悉——理解——掌握”。避免出现为了应付成绩，而相互敷衍的不良效果。

综上所述，只要每名教师都能够担负起主人翁意识，相信我们会有一个更加团结的队伍，整个教学过程也会更加富有成效。我们会继续努力的！

签名：

****年**月**日