短距離脈沖式激光測距機時間測量單元的研究.pdf

1、激光技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類掌握和認(rèn)識光波進入了一個新的階段。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量領(lǐng)域。與其它測距技術(shù)相比，激光測距機具有測量距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強、非接觸目標(biāo)、測量速度快、測距精度高等特點。
　　本文針對短距離脈沖式激光測距的高精度要求的特點，進行了系統(tǒng)誤差分析，提出多次測量取平均的方法來提高測距精度。針對TDC—GP2芯片精確的時間測量功能和MSP430F149單片機的控制功能，設(shè)計了基于TDC—G

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

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