CN104407352A - 一种采用脉冲计数的红外线测距系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用脉冲计数的红外线测距系统，包含红外线发射器、红外线接收器、微控制器模块、显示单元，所述红外接收器和显示单元连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块包含一计数单元和一数据处理单元。本发明采用“计数”方式，通过计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，使测量准确度有了很大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外线测距系统，尤其涉及一种采用脉冲计数的红外线测距系统，属于测距领域。
背景技术
随着经济的发展，交通运输业日益繁荣，但由于道路状态、交通管理等硬件难以跟上，加上驾驶超车、出车开小差、错误估计车距等主观的原理，使相互碰撞的交通事故频频发生。解决这个问题的根本措施在于给行进中的汽车安装能自动跟踪测距，在危险距离内自动刹车的装置。
由于电子技术的发展，先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。其中激光测距是靠激光束照射在前车上的反射镜（汽车尾部）反射回来的激光束探测两车距离。由于受恶劣的天气、汽车激烈的振动，反射镜表面磨损，污染等因素影响，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少1/2～1/3，损失很大，影响探测的精确度；微波雷达测距技术为军事和某些工业开发采用的装备和振荡器等电路部分价格昂贵，现在几乎还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有人做过研究，由于采用特殊专用元件使其价格高，难以推广；红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性—反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。
例如申请号为“201410118986.2”的一种双向红外测距仪，涉及红外测距装置，本发明为了解决现有红外测距仪难以在大空间中的任意位置测量待测距离的问题，该发明包括液晶显示屏、第一红外接收模块、第一红外发射模块、第二红外接收模块、第二红外发射模块、处理器、A/D 转换模块、电源模块和外壳体，外壳体的上表面开有通透的窗口，液晶显示屏设置在所述窗口中，外壳体的一个侧壁上分别开有一号孔洞和二号孔洞，对应一号孔洞开有同轴的三号孔洞、对应二号孔洞开有同轴的四号孔洞，第一红外信号输出端置于一号孔洞中，第一红外接收信号输入端置于二号孔洞中，第二红外信号输出端置于三号孔洞中，第二红外接收信号输入端置于四号孔洞中。
又如申请号为“201410206194.0”的一种红外线测距装置，其包括一红外线测距仪和一底座，所述底座设有一凹陷部，所述红外线测距仪嵌设于所述凹陷部，所述红外线测距仪和所述底座通过螺栓连接，所述底座的侧面通过一紧固部件与一侧板的一端连接，所述侧板的另一端固接一磁体，所述磁体上设有一开关，所述开关打开时，所述磁体具有磁性，所述开关闭合时，所述磁体没有磁性。该发明红外线测距装置用来测量塔架或塔筒两端法兰的平行度和同轴度，具有精度高、测量方便的优点，还提高了生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种采用脉冲计数的红外线测距系统，其结构简单，且能够通过计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，使测量准确度有了很大提高。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种采用脉冲计数的红外线测距系统，包含红外线发射器、红外线接收器、微控制器模块、显示单元，所述红外接收器和显示单元连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块包含一计数单元和一数据处理单元，所述红外发射器包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和发射探头，所述红外线接收器包含依次连接的红外线接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路；
其中，红外线发射器，用于发射红外线同时通过第一指令发射电路发送一个计数启动信号至计数单元；
红外线接收器，用于当第一次接收到障碍物反射回的红外线时通过第二指令发射电路发送一个计数停止信号至计数单元；
计数单元，用于计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，进而将脉冲个数上传至数据处理单元；
数据处理单元，用于根据ct/2计算出距离障碍物的距离s，通过显示单元实时显示；
其中，c为光速,t为发射波与接收到反射波的时间差t=nT，其中，n为脉冲数，T为脉冲的周期。
作为本发明一种采用脉冲计数的红外线测距系统的进一步优选方案，所述微控制器模块为AVR系列单片机。
作为本发明一种采用脉冲计数的红外线测距系统的进一步优选方案，所述显示单元为LCD显示屏。
作为本发明一种采用脉冲计数的红外线测距系统的进一步优选方案，所述红外线发射器和红外线接收器分别与微控制器模块通过无线连接。
作为本发明一种采用脉冲计数的红外线测距系统的进一步优选方案，该系统采用可充电蓄电池进行供电。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明结构简单、易于实现；
2、本发明采用“计数”方式，通过计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，使测量准确度有了很大提高。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种采用脉冲计数的红外线测距系统，包含红外线发射器、红外线接收器、微控制器模块、显示单元，所述红外接收器和显示单元连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块包含一计数单元和一数据处理单元，所述红外发射器包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和发射探头，所述红外线接收器包含依次连接的红外线接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路；
其中，红外线发射器，用于发射红外线同时通过第一指令发射电路发送一个计数启动信号至计数单元；
红外线接收器，用于当第一次接收到障碍物反射回的红外线时通过第二指令发射电路发送一个计数停止信号至计数单元；
计数单元，用于计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，进而将脉冲个数上传至数据处理单元；
数据处理单元，用于根据ct/2计算出距离障碍物的距离s，通过显示单元实时显示；
其中，c为光速,t为发射波与接收到反射波的时间差t=nT，其中，n为脉冲数，T为脉冲的周期。
其中，所述微控制器模块为AVR系列单片机，所述显示单元为LCD显示屏，所述红外线发射器和红外线接收器分别与微控制器模块通过无线连接，该系统采用可充电蓄电池进行供电。
红外线发射器：由40kHz振荡器，恒流发射发路和发射探头等组成，振荡器产生占空比非常小的窄脉冲，采用恒流源提供20mA左右的电流，这样减小了功耗，提高了发射功率，最后红外线由发射探头聚焦，以散射角小于2°发射。
红外线接收器：由红外线接收头、第1级放大电路、第2级放大电路、整形、AGC控制增益等电路组成，红外线接收头接收信号后经第1级与第2级放大电路放大，由施密特触发器电路整形，送入单片机处理。其中AGC控制接收电路的增益，保证恒幅输出。
当前测距系统所用的测距基本原理都是建立在测量时间差的基础上，而测量时间的方法主要有“脉冲方式”和“调频2连续波方式”。这两种测量方式都是以模拟电路来实现，由于器件延时的影响，使测量精度大大下降。本发明采用“计数”方式，通过单片机处理，使测量准确度有了很大提高。
本发明采用“计数”方式，通过单片机处理进行测量，其基本原理是：红外线发射器始终处于发射红外线的状态，红外线发射器用于发射红外线，同时发送一个计数启动信号至计数单元，微控制器模块控制计数单元开始以一定频率计数，当红外接收器第一次接收到障碍物反射回的红外线时，给出一个停止计数脉冲，计数单元停止计数。微控制器模块自动处理，用脉冲的周期T乘以脉冲数n就得到发射红外线到接收红外线的时间差t；根据t=nT,s=ct/2计算出距离障碍物的距离，通过显示单元实时显示；其中c为光速度，一般取3×108m/s。
AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR单片机保密性能好。
一种采用脉冲计数的红外线测距系统，包含红外线发射器、红外线接收器、微控制器模块、显示单元，所述红外接收器和显示单元连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块包含一计数单元和一数据处理单元；其中，红外线发射器，用于发射红外线同时发送一个计数启动信号至计数单元；红外线接收器，用于当第一次接收到障碍物反射回的红外线时发送一个计数停止信号至计数单元；计数单元，用于计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，进而将脉冲个数上传至数据处理单元；数据处理单元，用于根据t=nT,s=ct/2计算出距离障碍物的距离，通过显示单元实时显示；其中，t为发射波与接收到反射波的时间差，n为脉冲数，T为脉冲的周期，c为光速，所述所述微控制器模块为AVR系列单片机，所述显示单元为LCD显示屏，所述红外线发射器和红外线接收器分别与微控制器模块通过无线连接，该系统采用可充电蓄电池进行供电。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种采用脉冲计数的红外线测距系统，其特征在于：包含红外线发射器、红外线接收器、微控制器模块、显示单元，所述红外接收器和显示单元连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块包含一计数单元和一数据处理单元，所述红外发射器包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和发射探头，所述红外线接收器包含依次连接的红外线接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路；
其中，红外线发射器，用于发射红外线同时通过第一指令发射电路发送一个计数启动信号至计数单元；
红外线接收器，用于当第一次接收到障碍物反射回的红外线时通过第二指令发射电路发送一个计数停止信号至计数单元；
计数单元，用于计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，进而将脉冲个数上传至数据处理单元；
数据处理单元，用于根据ct/2计算出距离障碍物的距离s，通过显示单元实时显示；
其中，c为光速,t为发射波与接收到反射波的时间差t=nT，其中，n为脉冲数，T为脉冲的周期。
2.根据权利要求1所述的一种采用脉冲计数的红外线测距系统，其特征在于：所述微控制器模块为AVR系列单片机。
3.根据权利要求1所述的一种采用脉冲计数的红外线测距系统，其特征在于：所述显示单元为LCD显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种采用脉冲计数的红外线测距系统，其特征在于：所述红外线发射器和红外线接收器分别与微控制器模块通过无线连接。
5.根据权利要求1所述的一种采用脉冲计数的红外线测距系统，其特征在于：该系统采用可充电蓄电池进行供电。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104407352A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105427761A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-03-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种曲率可调的显示装置 |
| CN106813691A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 长城汽车股份有限公司 | 挡位检测装置和车辆 |
| CN107702655A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-16 | 深圳市第二人民医院 | 一种基于红外线的下肢功能锻炼效果测量仪及测量方法 |
| CN108490445A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-09-04 | 重庆理工大学 | 一种基于脉冲宽度检测的红外测距方法及装置 |
| CN111090101A (zh) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 精準基因生物科技股份有限公司 | 飞行时间测距装置以及飞行时间测距方法 |
| CN114452587A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-10 | 成都怡康科技有限公司 | 一种立定跳远测试系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2197703Y (zh) * | 1994-02-18 | 1995-05-17 | 徐国红 | 光电脉冲多路计数器 |
| JPH07182600A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用距離検出装置 |
| CN102651086A (zh) * | 2011-02-28 | 2012-08-29 | 大连海兰德维通信技术有限公司 | 一种计数装置、方法以及红外检测系统 |
-
2014
- 2014-11-21 CN CN201410676254.5A patent/CN104407352A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07182600A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用距離検出装置 |
| CN2197703Y (zh) * | 1994-02-18 | 1995-05-17 | 徐国红 | 光电脉冲多路计数器 |
| CN102651086A (zh) * | 2011-02-28 | 2012-08-29 | 大连海兰德维通信技术有限公司 | 一种计数装置、方法以及红外检测系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 郑锋 等: "《51单片机应用系统典型模块开发大全 第3版》", 30 November 2013, 北京：中国铁道出版社 * |
| 郭烈 等: "《汽车安全辅助驾驶技术》", 31 January 2014, 北京：北京大学出版社 * |
| 金湘亮等: "红外线测距系统的建立及其在汽车防撞系统中的应用", 《红外技术》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106813691A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 长城汽车股份有限公司 | 挡位检测装置和车辆 |
| CN106813691B (zh) * | 2015-11-27 | 2021-10-26 | 长城汽车股份有限公司 | 挡位检测装置和车辆 |
| CN105427761A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-03-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种曲率可调的显示装置 |
| US10269302B2 (en) | 2016-01-08 | 2019-04-23 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Curvature-adjustable display device |
| CN107702655A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-16 | 深圳市第二人民医院 | 一种基于红外线的下肢功能锻炼效果测量仪及测量方法 |
| CN107702655B (zh) * | 2017-10-12 | 2024-06-11 | 深圳市第二人民医院 | 一种基于红外线的下肢功能锻炼效果测量仪及测量方法 |
| CN108490445A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-09-04 | 重庆理工大学 | 一种基于脉冲宽度检测的红外测距方法及装置 |
| CN111090101A (zh) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 精準基因生物科技股份有限公司 | 飞行时间测距装置以及飞行时间测距方法 |
| CN111090101B (zh) * | 2018-10-24 | 2022-03-08 | 精準基因生物科技股份有限公司 | 飞行时间测距装置以及飞行时间测距方法 |
| CN114452587A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-10 | 成都怡康科技有限公司 | 一种立定跳远测试系统及方法 |
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