红外线距离测量仪设计.doc

1、XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目红外线距离测量仪设计系部信息工程系专业电气自动化班级XXXXX学生XXX学号XXXXXXX指导教师XXX职称讲师XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）2摘要红外线距离测量是针对当前公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤，加上存在视觉盲区，无法看见车后的障碍物，司机在倒车时很容易刮伤汽车，甚至发生事故的情况而出现的一种旨在倒车防护的汽车防撞系统。该系统能够在汽车以较低的速度进行倒车的过程中，识别出车后部的障碍物，并能够测量车与障碍物之间的距离，在车辆与障碍物发生碰撞前，发出声光报警，提醒司机刹车。本设计从实验研究分析的角

2、度，分析了红外线测距原理以及国内外此类汽车倒车存在的问题，提出了目前最简单、实用的一种红外线车辆倒车距离测量实现方案，即基于AT89C52单片机为核心的红外线测距倒车测量方案。关键词单片机；红外线；传感器；A/D转换作者XXX指导老师XXXXXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）3ABSTRACTINFRAREDVEHICLEASTERNDISTANCEMEASUREMENTISINVIEWOFTHECURRENTROAD,STREETS,PARKINGLOT,GARAGE,ETCMOREANDMORECROWDED,PLUSEXISTVISUALBLINDAREA,CANTSEETH

3、ECARAFTERTHEOBSTACLE,THEDRIVERINTHEREVERSEISEASYTOSCRATCHTHECAR,ANDEVENTHECASEOFANACCIDENTANDTHEEMERGENCEOFANAIMEDATASTERNPROTECTIVECARCOLLISIONAVOIDANCESYSTEMTHESYSTEMCANINTHECARATARELATIVELYLOWSPEEDOFREVERSINGTHEPROCESS,ARECOGNITIONOFTHEOBSTACLES,ANDCANBEUSEDTOMEASURETHEDISTANCEBETWEENTHECARANDTHE

4、OBSTACLESINTHEVEHICLEANDOBSTACLESBEFORECOLLISION,SENDOUTSOUNDANDLIGHTALARMTOREMINDTHEDRIVERBRAKETHISDESIGNFROMTHEPOINTOFVIEWOFEXPERIMENTSTUDY,THISPAPERANALYZESTHEPRINCIPLEOFINFRAREDRAYRANGEATHOMEANDABROADSUCHREVERSEEXISTENTPROBLEM,PUTFORWARDTHEMOSTSIMPLEANDPRACTICALAINFRAREDVEHICLEASTERNDISTANCEMEAS

5、UREMENTIMPLEMENTATIONSCHEME,THATISBASEDONAT89C51SINGLECHIPMICROCOMPUTERASTHECOREOFTHEINFRAREDRANGEASTERNMEASUREMENTSCHEMEKEYWORDSSCMINFRAREDSENSOR；A/DCHANGEAUTHORXXXGUIDINGTEACHERXXXXXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）目录第一章引言1第二章硬件介绍221红外线概述红外线概述2211红外线简介红外线简介2212红外传感器的分类3213红外传感器的应用522AT89C52单片机的概述623TLC1549简介

6、9第三章红外测距的工作原理与基本结构1131红外测距发射与接收器件简介1132红外线测距的工作原理1233红外测距系统的基本结构12第四章红外线测距的硬件设计1541红外测距的实现构想1542系统和硬件结构电路图1543各硬件的电路设计16第五章红外测距的软件设计1851系统软件的结构框图18误差分析19总结20XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）致谢21参考文献22XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）1第一章引言随着汽车工业的发展，城市汽车数量迅速增加。尤其是近几年来，我国开始进入私家车时代，汽车的数量更是逐年增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤。汽车驾驶员

7、越来越担心车的安全了，其中倒车就是一个典型问题。由于存在视觉盲区，无法看见车后的障碍物，司机在倒车时很容易刮伤汽车，甚至发生事故。为了减少因此带来的损失，需要有一种专门的辅助装置帮助司机安全倒车。目前用于辅助司机倒车的装置主要有语音告警装置、后视系统以及倒车红外线测距等。语音告警装置用于播放提示语以提醒车后的行人注意避让正在倒车的汽车。这种装置价格便宜，使用方便，其缺点是只能对车后的行人起告警作用，对于其他障碍物则不起作用，所以其应用范围有限。后视系统是由视频捕捉装置和视频播放装置组成，通过后视系统司机可以直观地看到车后的障碍物，消除视觉盲区。由于这类装置的价位较高，目前还没有普遍推广使用。本

8、文设计分析的基于STC89C52单片机和红外线倒车测距系统，即是根据这一实际情况而应运而生的，具有非常高的性价比。系统运用微计算机技术与红外线的测距技术、传感器技术等的交叉融合，进行优化设计的，并根据其距离远近实时发出报警。但其主流产品仅仅是独立的控制单元,无法与汽车数字化信息平台接轨。围绕汽车电器网络化实现倒车红外线数据总线传递信息共享,具有良好的发展前景。本文应用的STC89C52单片机即能很好完成网络化的重要任务。XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）2第二章硬件介绍21红外线概述红外线概述211红外线简介红外线简介近二十年来，红外辐射技术已成为一门迅速发展的新兴技术科学。它已

9、广泛应用于生产，科研，军事，医学等各个领域。红外辐射技术是发展测量技术、遥感技术和空间科学技术的重要手段。红外辐射俗称红外线，又称红外光，它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的湿度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。它的波长介于可见光和微波之间，它的波长范围大致在075M1000M的频谱范围之内。相对应的频率大致在4101431011HZ之间，红外线与可见光、紫外线、射线、射线和微波、无线电波一起构成了整个无限连续的电磁波谱，在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和极远红外区。077M3M为近红外

10、区，3M30M为中红外区，30M1000M为远红外区。这里所说的远近是指红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离。红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。红外线在通过云雾等充满悬浮离子的物质时不易发生散射，有较强的穿透能力，还具有抗干扰能力强、易于产生、对环境影响小、不会干扰临近的无线电设备的特点，因而被广泛应用。目前红外发射器件（红外发光二极管）发出的是峰值波长088M094M之间的近红外光，红外接收器

11、件（光敏二极管、光敏三极管）的受光峰值波长为088M094M之间，恰好与红外发光二极管的光峰值波长相匹配。红外光具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。能全部吸收投射到它表面的红外辐射的物体称为黑体；能全部反射的物体称为镜体；能部分反射、部分XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）3吸收的物体称为灰体。严格地讲，在自然界中，不存在黑体镜体和透明体。红外遥控的优点1采用红外线发光二极管，结构简单，易于小型化，且成本底。2红外线调制简单，依靠调制信号编码可实现多路控制。3红外线不能通过阻挡物，不会产生信号串扰等误动作。4功率消耗小，反映速度快。5对环境无污染，对人、物无损害。6抗干扰能力强

12、，工作可靠。7红外辐射的基本定律212红外传感器的分类一、热传感器热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，进而使有关物理参数发生相应的变化，通过测量有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的红外辐射。热探测器的主要优点是相应波段宽，可以在室温下工作，使用简单。但是，热传感器相应时间较长，灵敏度较低，一般用于低频调制的场合。热传感器主要类型有热敏传感器型，热电偶型，高莱气动型和热释放电型四种。1、热敏电阻型传感器热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧解而成的，热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻上，其温度升高，电阻值减少。测量热敏电阻值变化的大小，即可得知入射的红外辐射的强弱

13、，从而可以判断产生红外辐射物体的温热电偶型传感器热电偶是由热电功率差别较大的两种材料构成。当红外辐射到这两种金属材料构成的闭合回路的接点上时，该接点温度升高。而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度，此时，在闭合回路中将产生温差电流。同时回路中产生温差电势，温差电势的大小，反映了接点吸收红外辐射的强弱。利用温差电势现象制成的红外传感器称为热电偶型红外传感器，因其时间常数较大，相应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10HZ以下。2、莱气动型传感器高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。它有一个气室，以一个小管道与一块柔性薄片相连。薄片

14、XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）4的背向管道一面是反射镜。气室的前面附有吸收模，它是低热容量的薄膜。红外辐射通过窗口入射到吸收模上，吸收模将吸收的热能传给气体，使气体温度升高，气压增大，从而使柔镜移动。在室的另一边，一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。当柔镜因压力变化而移动时，栅状图像与栅状光栏发生相对位移，使落到光电管上的光量发生改变，光电管的输出信号也发生变化，这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。这种传感器的特点是灵敏度高，性能稳定。但响应时间性长，结构复杂，强度较差，只适合于实验室内使用。3、热释电型传感器热释电型传

15、感器是一种具有极化现象的热晶体或称“铁电体”。铁电体的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。当红外线辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时，引起薄片温度升高，使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫做热释电型传感器。如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号的大小，取决于薄片温度变化的快慢，从而反映入射的红外辐射的强弱。由此可见，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射辐射变化的速率。当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时，传感器没有电信号输出。只有铁电体温度处于变化过程中，才有电信号输出。所以，必须对红外辐射进行调制（或称斩光），使恒定

16、的辐射变成交变辐射，不断的引起传感器的温度变化，才能导致热释电产生，并输出交变的信号。二、光子传感器光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照射下，产生光子效应，使材料电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。利用光子效应所制成的红外传感器。统称光子传感器。光子传感器的主要特点灵敏度高，响应速度快，具有较高的响应频率。但其一般须在低温下工作，探测波段较窄。按照光子传感器的工作原理，一般可分为内光电和外光电传感器两种，后者又分为光电导传感器、光生伏特传感器和光磁电传感器等三种。1、光电导传感器PC器件当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以X

17、XXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）5从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫光电导现象。利用光电导现象制成的传感器称为光导传感器，如硫化铅、硒化铅、锑化铟、碲隔汞等材料都可制光电导传感器。使用光电导传感器时，需要制冷和加一定的偏压，否则会使响应率降低，噪声大，响应波段窄，以致使红外线传感器损坏。2、光生伏特传感器（PU器件）当红外辐射照射在某些半导体材料的PN结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向N区，如果PN结开路，则在PN结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。利用这个效应制成的传感器或PN结传感器。常用的材料为砷化铟、锑化铟、碲化汞、碲

18、锡铅等几种。3、光磁电传感器（PEM器件）当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴将向内部扩散，在扩散中若受强磁场的作用，电子与空穴则各偏向一方，因而产生开路电压，这种现象称为光磁电效应。利用此效应制成的红外传感器，叫做光磁电传感器。光磁电传感器不需致冷，响应波段可达7M左右，时间常数小，响应速度快，不用加偏压，内阻极低，噪声小，有良好的稳定性和可靠性。但其灵敏度低，低噪声前置放大器制作困难，因而影响了使用。213红外传感器的应用红外技术是最近几十年中发展起来的一门新兴技术。它已在科技、国防和工农业生产等领域获得广泛的应用。红外传感器的应用主要体现在以下几个方面1红外

19、辐射计用于辐射和光谱辐射测量2搜索和跟踪系统用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对其运动进行跟踪。3热成像系统能形成整个目标的红外辐射分布图像。4红外测距系统实现物体间距离的测量。5通讯系统红外线通信作为无线通信的一种方式。XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）66混合系统是指以上各类系统中的两个或多个的组合。22STC89C52单片机的概述STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。STC89C52是一种带2K字节闪

20、烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用STC高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC的STC89C52是一种高效微控制器，STC89C52是它的一种精简版本。STC89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图218KB可改编程序FLASH存储器XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）7（可经受1，000次的写入/擦除周期）全静态工作0HZ24MHZ三级程序存储器保密128X8字节内部RAM32条可编程I/O线2个1

21、6位定时器/计数器6个中断源可编程串行通道片内时钟振荡器另外，STC89C52是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0HZ，并提供两种可用软件来选择的省电方式空闲方式（IDLEMODE）和掉电方式（POWERDOWNMODE）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。主电源引脚AVCC电源引脚BGND接地端外接晶体引脚XTAL1和XTAL2AXTAL1接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当

22、采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。BXTAL2接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。3控制或与其它电源复用引脚RST、ALE/PROG、/PESN和/EA/VPPARES复位输入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。BALE/PROG当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率（此频率为XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）8振荡器频率的1/6）周期性地出现正

23、脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROG）。如果需要的话，通过对专用寄存器（SFR）区中8EH单元的D0位置数，可禁止ALE操作。该位置数后，只有在执行一条MOVX或MOVC指令期间，ALE才会被激活。另外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，该设定禁止ALE位无效。C/PSEN程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89C51/LV51由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次/PSEN有效（既输出2个脉冲）

24、。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。D/EA/VPP外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），则/EA端必须保持低电平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被编程，复位时在内部会锁存/EA端的状态。当/EA端保持高电平（接VCC端）时，CPU则执行内部程序存储器中的程序。在FLASH存储器编程期间，该引脚也用于施加12V的编程允许电源VPP（如果选用12V编程）。4输入/输出引脚P00P07、P10P17、P20P27和P30P37AP0端口（P00P07）P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出

25、口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在FLASH编程时，P0端口接收指令字节；而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。BP1端口（P10P17）P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。XXXX大学2013届专科毕业生

26、毕业设计（论文）9在对FLASH编程和程序验证时，P1接收低8位地址。CP2端口（P20P27）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行MOVXDPIR指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不

27、会改变。在对FLASH编程和程序验证期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。DP3端口（P30P37）P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。23TLC1549简介TLC1549C、TLC1549I和TLC1549M是一个10位开关电容器，逐次逼近型的AD转换器。这个芯片有2个数字输入端，1个三态输出口CS，1个I/OCLOCK端口和1个数字输出端（DATAOUT）,可以实现一个

28、三总线接口到总控制器的串行口的数据传输。内部具有自动采样保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能,而且开关电容设计使在满刻度时总误差最大仅为1LSB48MV,因此可广泛应用于模拟量和数字量的转换电路。引脚功能ANALOGIN模拟信号输入。电源阻抗应该小于1K欧。外部电源到该引脚的电流应大于10MA。CS片选。CS从高电平到低电平跳变可以复位内部计数器并在一个最大的启动时间加上两个内部时钟的下降沿时间内控制和使能DATAOUT、I/OCLOCK。在一个启动时间加上两个内部时钟的下降沿时间内CS从低电平到高电平可以禁止I/OCLOCK。XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）10DA

29、TAOUT当CS为高时AD转换结果为高阻抗，当CS为低时AD转换结果有效。在有效C下，该引脚输出值为上次转换结果的最高有效位（MSB）的数字量。在下一个时钟下降沿输出次高位数字量，以此顺序输出直到第9个下降沿输出最低有效位（LSB），在第10个时钟下降沿，该引脚被拉低以确保串行数据口传输超过10个时钟周期。GND该引脚和内部电路的地相连，除非有特殊要求，所有的地都和该引脚相连。I/OCLOCK输入/输出时钟口。该引脚作为串行时钟的输入口有以下三个功能（1）在第三个时钟下降沿时，模拟输入电压开始给阵列电容充电一直到第10个时钟下降沿。（2）之前转换结果的9个剩余位随着该引脚在DATAOUT引脚上

30、逐位输出。（3）在第10个时钟下降沿，该引脚可以控制转换结果传输到内部控制器。REF正参考电压的值（通常接VCC）接到REF引脚上。最大输入电压的范围是REF电压和REF电压的差值。REF负参考电压的值（通常接地）接到REF引脚上。VCC正电源电压。图22XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）11第三章红外测距的工作原理与基本结构31红外测距发射与接收器件简介红外线测距是利用红外光来传送控制指令信号，因此，作为红外测距中的红外光发射器件的红外发光二极管和红外光接收器件的红外光敏管，是构成红外测距系统的基本器件。一、红外线发射器件1红外线发射器件的结构与分类红外线发射器件是最长用的为红

31、外发光二极管，它与普通发光二极管的结构原理以及制作工艺基本相同，是只有一个PN结的半导体器件，只是所有的材料不同，制造红外发光二极管砷化钾，砷铝钾等，其中应用最多的是砷化钾。红外发光二极管一般采用环氧树脂，玻璃，塑料等封装，除白色透明材料封装外，还可见到用蓝色透明材料封装的。红外发光二极管按发光功率的大小，可分为小功率、中功率、大功率三种。另外，红外发光二极管除顶面发光型外，还有侧面发光型。小功率管一般采用全塑封装，也有部分是采用陶瓷底座，顶端用玻璃或环氧树脂透镜封装的，中大功率管一般采用带螺纹金属底座，以便安装散热片。随着发光功率得提高，相应体积的管子也增大。2红外发光二极管测试方法用万用表

32、R1K档测量，正向电阻在30K左右，反向电阻在200K以上的管子是好的。反向电阻越大，漏电流越小，质量越好。若反向电阻只有几十K，说明管子质量不好，但可使用。若管子的正向的反向电阻都为无穷大或为零，说明管子是废品，不能使用；还可以先把红外发光二极管接到电路中，接通电源后再用手机的摄像头对准红外发光管。可以看到管子发出淡粉色的光，则红外发光二极管好使。二红外光敏二极管1红外光敏二极管原理与分类我们知道半导体具有光电效应，即用光照半导体，可使半导体的电阻率发生变化。利用半导体的光电效应可以制成光电二极管，不同的半导体材料对不同波XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）12长的入射光的响应是

33、不同的。光敏二极管有顶面受光和侧面受光两种形式。它也是采用塑料、玻璃、环氧树脂等材料封装。2光敏二极管的简单测试一般用万用表RX1K档，光敏二极管的正向电阻较普通二极管大些，约十几K左右，反向电阻随光照变化。无光照时（用物体将管子挡住，不让光照射），反向电阻接近无穷大，说明漏电流大。管子的反向电阻至少应在500K以上，有光照射时（在较强日光或灯光下），反向电阻越小越好，一般应在20K以下。若有光照射时反向电阻为穷大或为零，说明管子是坏的。光敏二极管的引线较长的一根是正极。32红外线测距的工作原理在过去几年中，SHARP开发了很多种红外距离传感器。这些传感器不但体积小，功耗也很低。这篇文章就简单

34、的介绍一下这些传感器的不同点，使用方法，接口方法以及一些使用上的小技巧。工作原理SHARP的红外传感器都是基于一个原理，三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图1所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度A，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距F以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）1333红外测距系统的基本结构该系统主要由红外发距离传感器、A/D转换电路，STC89C52芯片、LCD显示电路等组成。其组成框图31如图所示XX

35、XX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）14图31其工作原理为红外距离传感器根据测量的距离输出相应的电压值，A/D转换电路的工作，将转换结果通过单片机处理后送到LCD显示屏，显示被测距离。最后如果测量距离小于30CM则报警。STC89C52红外距离传感器液晶显示AD转换电路报警电路XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）15第四章红外线测距的硬件设计41红外测距的实现构想为了实现红外测距，在硬件设计中，我们直接采用了红外测距传感器。该传感器距离测量精确，而且受外界影响很少。我们采用LCD显示屏动态显示变化中的距离，LCD显示器与STC89C52芯片的P0口与P2022接口相接，在红

36、外测距模块运动过程，STC89C52芯片内部会将电压模拟量通过A/D转换将其转化为可显示的数字量，然后通过LCD显示器显示出。报警电路与STC89C52芯片的P11引脚相接，当距离小于30CM时候报警。42系统和硬件结构电路图整个红外测距系统由STC89C52芯片、红外发测距模块电路、复位电路、A/D转换电路与LCD显示器构成。硬件结构电路图如图41所示XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）16图41硬件结构电路图43各硬件的电路设计431红外测距电路2电路工作原理红外测距电路在输出端可以得到一个约为03V的模拟电压,作TLC1549的VIN口模拟输入量，进行A/D转换,重复等待与检

37、查转换完成标志值是否已为零,最后将转换结果在LCD上显示出来。433A/D转换电路A/D转换电路如图44所示，电压信号经过A/D转换后送到单片机的P2口，单片机和AD模块通信后读取电压值。XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）17图44434LCD显示电路LCD与单片机的接口电路如图45所示，单片机通过P0口向LCD输送数据，显示测得的距离。值得注意的是，P0口要接上拉电阻来保证对LCD的成功驱动。图45435报警电路该电路由一个喇叭构成，如图7所示，三极管接单片机的P10口，低电平有效，XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）18图46第五章红外测距的软件设计51系统软件的

38、结构框图XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）19在整个系统运行过程中。当红外系统被启动后，首先，对STC89C2单片机进行初始化。然后，当STC89C2单片机接收到红外接收电路传输的电压信号后，经A/D转换程序，将片外的模拟信号转换为单片机可识别的数字信号，并经电压距离转换子程序，将变化的电压转换为距离。最后，在动态扫描LCD显示器上显示出来。主程序流程图如图51所示。图51误差分析由于红外接收管相当于一个光敏二极管，因此系统受外界光线的干扰很大。自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线，如果阳光或者其他较XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）20强的光线照射在

39、接收器上，有可能会使内部器件处于饱和状态，从而也会导致传感器发生错报情况，另外，日光灯也会产生红外噪声信号。因此，所设计的系统在不同的条件下所测量的结果会有所差别。图9是器件所测电压对应的不同距离值，图中横坐标代表电压值，纵坐标是距离，单位是CM。从图中可以看出，电压与距离并不是线性关系，而是一条相对平滑的曲线。图9总结通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合的重要，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。设计的过程中遇到的各种问题，也让我意识到自己的不足。由于时间的限定，再加上本人水平有限，红外测距仪尚存在不足之处，测量精度不

40、够高，受外界光线影响较大，并没有达到老师所期望的指标。除此之外，通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）21过程中也了解了许多课外知识，充分的发挥自我学习，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学

41、生所做的最后一次执手训练。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论知识必须通过应用才能实现其价值有些东西以为学了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为

42、只有到真正会用的时候才是真的学会了。致谢这次毕业设计能够很好的完成，感谢学校给我们一个平台，给我们一次展示的机会，使我们这些即将毕业的学生在动手能力和专业技能上有很大的提高了。在XXXXX学习的三年中，我们学到了很多知识，也学到了很多做人的道理，感谢学校，感谢老师们辛勤的教导，尤其是在做毕业设计中，得到了指导老师的悉心指导，使得毕业论文能在规定的时间内完成，同时同学也给了我很多的支持和帮助，在知识，专业上给了很多的建议，感谢他们的支持。希望这些即将XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）22进入社会的同学事事顺利，心想事成。最后感谢所有老师三年辛勤的教导衷心对老师们说一句老师，辛苦了参

43、考文献1陈鸿茂编著常用电子器件简明手册M中南矿业大学出版社20012张福学编著实用传感器手册M电子工业出版社19883张毅刚彭喜元编著单片机原理及其接口技术M人民邮电出版社，20084刘迎春叶湘滨编著传感器原理设计与应用M国防科技大学出版社20045刘守义钟苏编著数字电子技术M西安电子科技大学出版社20036KIMEJ,YANGIDAY,HARUYAMAT,ETALIMMUNOSENSINGSYSTEMFORAFETOPROTEINCOUPLEDWITHADISPOSABLEAMPEROMETRICGLUCOSEOXIDASESENSORACTUATORSB,2001XXXX大学2013届专科毕业生毕业设计（论文）237何立民编著MCS51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术,北空天大学出版社,19918惠仇手把手教你学51单片机北京电子工业出版社,20099刘秋艳，刘景文，胥宝萍PROTEL99SE电路设计M北京中国铁道出版社，2005