發(fā)布時(shí)間：2020-07-04 01:43

【摘要】：脈沖式激光測距因其具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、測量速度快等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于安防、交通、工業(yè)測量等領(lǐng)域,然而其在短距離的測量中,測距精度較低。因此,為了實(shí)現(xiàn)對短距離的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測量與分析,將脈沖式激光測距與FPGA相結(jié)合,提出了一種基于FPGA的脈沖式激光測距系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。基于FPGA的脈沖式激光測距系統(tǒng)由激光發(fā)射電路、激光接收電路、FPGA、電源電路、上位機(jī)軟件組成。其中,激光發(fā)射電路由驅(qū)動(dòng)電路和激光器組成;激光接收電路由IV轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、放大電路和整形電路構(gòu)成。在激光發(fā)射電路的設(shè)計(jì)中,為了提高脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性,采用FPGA來生成需要的脈沖信號(hào);而激光接收電路則將接收到的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為FPGA可以采集的電平信號(hào)。基于FPGA的可編程及可并行處理特性,通過Verilog HDL語言編碼,設(shè)計(jì)時(shí)間分隔模塊、“粗”時(shí)間測量模塊、“細(xì)”時(shí)間測量模塊、時(shí)間合成模塊、距離計(jì)算模塊,實(shí)現(xiàn)精密時(shí)間間隔的測量,并將所測得的時(shí)間長度轉(zhuǎn)換成距離數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到上位機(jī)。上位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是在Windows中基于VB語言設(shè)計(jì)的,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、分析及保存等功能。系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)完成后,首先,對激光發(fā)射電路所需的脈沖信號(hào)進(jìn)行了測試,輸出信號(hào)占空比為0.000025;其次,對激光接收電路的性能進(jìn)行了驗(yàn)證和測試,可以平穩(wěn)地輸出電平信號(hào);然后,對在FPGA內(nèi)設(shè)計(jì)的進(jìn)位鏈進(jìn)行了測試,時(shí)間測量精確度為130ps。最后,通過一系列實(shí)驗(yàn)對脈沖式激光測距系統(tǒng)進(jìn)行了測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對所測距離數(shù)據(jù)的采集、顯示、分析及保存等功能,在1m至10m的測量范圍內(nèi),所有測試點(diǎn)中最大相對誤差為0.008,因此本系統(tǒng)可以較好地應(yīng)用于短距離的測量。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN249;TN791
【圖文】：

第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)布局的不合理而對信號(hào)造成的干擾。在布局的時(shí)候，將各元器件緊湊排列，以使連短，在減少干擾的同時(shí)也減少 PCB 板面積，并增加了設(shè)計(jì)的美觀性且降低了制作。電源和地所連接的濾波電容要放置在其附近，以確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。電源轉(zhuǎn)路在布局時(shí)，為保證芯片的良好散熱，要將其和其它電路的放置隔開一段距離，因源轉(zhuǎn)換芯片發(fā)熱量較大。由于部分實(shí)際的元器件包裝略大，需要對其的布局加以考在保證各器件緊密的同時(shí)也要考慮實(shí)際焊接時(shí)能否將器件安裝進(jìn)去。在完成總體布連線之后，進(jìn)行了 DRC 檢查，以確保設(shè)計(jì)的完全正確。所設(shè)計(jì)的 PCB 版圖尺寸大 5cm×8cm，所設(shè)計(jì)的 PCB 版圖如圖 3.12 所示。圖 3.13 是根據(jù) PCB 版圖所制作而 PCB 電路板實(shí)物。

系統(tǒng)PCB板實(shí)物圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 肖武華;李明;柳靜;詹高偉;韋慶s

本文編號(hào)：2740453