短距離脈沖式激光測(cè)距機(jī)時(shí)間測(cè)量單元的研究.pdf

1、激光技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類掌握和認(rèn)識(shí)光波進(jìn)入了一個(gè)新的階段。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，很快被應(yīng)用到各種軍用和民用的測(cè)量領(lǐng)域。與其它測(cè)距技術(shù)相比，激光測(cè)距機(jī)具有測(cè)量距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸目標(biāo)、測(cè)量速度快、測(cè)距精度高等特點(diǎn)。
　　本文針對(duì)短距離脈沖式激光測(cè)距的高精度要求的特點(diǎn)，進(jìn)行了系統(tǒng)誤差分析，提出多次測(cè)量取平均的方法來提高測(cè)距精度。針對(duì)TDC—GP2芯片精確的時(shí)間測(cè)量功能和MSP430F149單片機(jī)的控制功能，設(shè)計(jì)了基于TDC—G

2、P2的時(shí)間測(cè)量方案。按照該方案，測(cè)距精度主要取決于時(shí)間測(cè)量誤差。
　　德國ACAM公司的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC-GP2單次測(cè)量分辨率為65ps，距離測(cè)量精度為9.8mm,采用100次測(cè)量取平均后的距離測(cè)量精度可達(dá)到±5mm。該芯片功耗超低，集成度高，測(cè)量靈活性高，是脈沖式激光測(cè)距儀時(shí)差測(cè)量非常理想的選擇，用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC-GP2代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件，設(shè)計(jì)了激光測(cè)距機(jī)的時(shí)間測(cè)量電路。由于TDC-GP2芯片比采用分立元件有更高的

3、工作速度、更高的時(shí)間分辨率、更小的計(jì)數(shù)誤差，因此可以有效地減小電路規(guī)模，使測(cè)距機(jī)更加小型化，對(duì)于降低硬件成本、提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性、適應(yīng)性，縮短開發(fā)周期，具有重大的實(shí)際意義。
　　論文完成了時(shí)間測(cè)量部分的硬件電路和軟件算法設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)以超低功耗單片機(jī)MSP430F149、高精度時(shí)間測(cè)量芯片TDC—GP2等新型的器件為核心，構(gòu)成了激光測(cè)距的時(shí)間測(cè)量部分；在IAR Embedded Workbench環(huán)境下完成了單片機(jī)的流程控制