基于51單片機(jī)的紅外測距儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張凌寒

摘要：紅外測距的探測距離較短，一般在幾十厘米之內(nèi)。本文介紹一種基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的紅外測距儀，可以測量短距離，根據(jù)所取AD模塊的精度不同，則理論上測量的精度也可達(dá)到很高。本設(shè)計(jì)采用日本夏普公司生產(chǎn)的GP2Y0A21YK0F傳感器作為測量組件，設(shè)計(jì)紅外測距儀。所設(shè)計(jì)的測試儀具有在10～80cm可測量范圍，誤差正負(fù)1CM。其中因改傳感器為模擬量輸出，所以還使用到AD采樣模塊PCF8591。在實(shí)際測試中紅外傳感器采集距離形成模擬量輸出，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后曲線擬合計(jì)算出實(shí)際距離并在顯示屏1602上顯示出距離。

關(guān)鍵詞：GP2Y0A21YK0F STC89C52 AD采樣 PCF8591

中圖分類號(hào)：TP273.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）09-0133-01

1 引言

為了進(jìn)一步鞏固學(xué)校所學(xué)知識(shí)，并對(duì)紅外傳感器及AD采樣有更深的理解學(xué)習(xí)。因此選用了夏普的這一款紅外傳感器并結(jié)合單片機(jī)進(jìn)行了一個(gè)對(duì)紅外測距儀原理性實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)課題。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

紅外測距儀硬件主要由AD轉(zhuǎn)換器PCF8591，LCD1602，單片機(jī)STC89C52最小系統(tǒng)以及GP2Y0A21YK0F傳感器構(gòu)成。紅外測距系統(tǒng)框圖如圖1所示。

GP2Y0A21YK0F傳感器是由紅外發(fā)射管一個(gè)PSD和紅外發(fā)射管以及相應(yīng)的計(jì)算電路構(gòu)成。Sharp公司的PSD有它自己獨(dú)有的特征，它能夠探測到光點(diǎn)落在它上面的細(xì)微移動(dòng)，它的分辨率能精確到微米，這個(gè)特征讓它完成了幾何方式測距。紅外發(fā)射管發(fā)出的光束，遇到障礙沒有反射回來，落在PSD上，組成了等腰三角形，由于PSD能夠測量到三角形的底，而兩個(gè)底角是固定的，由發(fā)射管確定，此時(shí)可通過底邊推算出高，也就是所要的距離。

在實(shí)際使用過程中，改模塊測量距離的倒數(shù)與電壓在一定區(qū)間以內(nèi)具有線性關(guān)系，即U=k/S.所以在采樣取值時(shí)，使用此公式進(jìn)行確定。

3 系統(tǒng)調(diào)試及分析

3.1 系統(tǒng)調(diào)試（圖2、圖3所示）

測試方法：在紅外傳感器前面放一把長尺，用一塊不透光的硬紙板在長尺上移動(dòng)（保證紙板在紅外傳感器正前方）。然后比著直尺，在直尺上移動(dòng)紙板，觀察顯示屏數(shù)據(jù)變化。

3.2 結(jié)果分析

根據(jù)顯示結(jié)果與直尺比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在10～60cm內(nèi)誤差較小，約正負(fù)1.5。而當(dāng)距離小于10cm，大于60cm后，發(fā)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)出現(xiàn)無規(guī)則跳動(dòng)，顯示距離與實(shí)際距離差值較大。多以整體設(shè)計(jì)在10～60cm距離里面可以達(dá)到最初設(shè)計(jì)要求，滿足最初設(shè)計(jì)理念。

4 結(jié)語

對(duì)于此次設(shè)計(jì)。通過仿真、實(shí)物，得到跟預(yù)期一樣的結(jié)果。充分證明學(xué)習(xí)了紅外測距的可行性，與實(shí)際相符。進(jìn)一步驗(yàn)證了紅外測距的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

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