激光测距仪系统设计
摘要
本次激光测距仪系统设计采用的是相位式测距法，相位激光测距又称调幅连续波激光测距通常是基于对目标回波相位的探测，在诸如军事、航空、工业和体育等领域已经取得广泛的应用。相位激光测距仪的发展趋势是小型化、高可靠性、便于与其他仪器集成。本文介绍了相位式激光测距仪的测距原理，提出了测距系统的具体设计方案。设计围绕接收和发射系统的性能开展，主要包括了锁相环、分频器、信号整形与放大电路、弱信号检测滤波与放大电路、混频器、鉴相测相器、信号处理与显示电路、单片机89C51的软硬件设计和C语言软件编程等问题。利用Proteus软件对系统电路进行绘制以及利用CAD设计了系统机械的结构。
关键词:激光测距；相位；锁相环；混频器；分频器；单片机
目录
第1章 绪论1
1.1 引言1
1.2 国内外概况和发展趋势2
1.2.1 激光测距的优点2
1.2.2 激光测距研究的国内外概况2
1.2.3 创新思路5
第2章 激光测距仪的整体设计方案6
2.1 系统的控制特点及性能要求6
2.1.1 系统控制的结构组成6
2.1.2 系统的性能特点8
2.2 相位式激光测距仪技术原理9
2.2.1 相位式激光测距多测尺原理10
2.2.2 差频测相原理12
第3章 激光测距仪系统的硬件设计14
3.1 单片机的选型14
3.1.1 AT89C51性能及特点14
3.1.2 端口介绍15
3.2 激光发射部分17
3.2.1 激光器的选择17
3.2.2 激光调制信号的产生17
3.2.3 锁相环(PLL)的设计18
3.2.4 调制发射部分21
3.3 激光回波接收部分22
3.3.1 回波接收部分的功能与要求22
3.3.2 光电检测器的选择23
3.3.3 滤波器的选择24
3.3.4 激光接收的设计24
3.4 信号处理部分29
3.4.1 混频器29
3.4.2 中频滤波放大30
3.4.3 信号转换部分31
3.5 本章小结32
第4章激光测距仪系统的软件设计33
4.1 发射程序设计33
4.2 接收程序设计35
4.3 处理以及显示数据程序设计36
4.4 本章小结41
第5章 系统机械结构的设计42
5.1 外部整体结构设计42
5.2 支架的设计42
5.2.1 云台的设计43
5.2.2 铰链的设计43
5.2.3 脚架的设计44
5.2.4 紧扣方式45
5.3 激光测距仪外形46
5.4 本章小结46
结论与展望47
致 谢49
参考文献50
附录A 支架装配图51
附录B 整体电路图52
附录C VCO及整形电路53
附录D 锁相环的鉴相电路图54
