CN212779189U - 一种基于ms1003的激光测距望远镜及其测距电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路，该测距电路包括微控制器、MS1003芯片、高压激光发射电路、激光接收放大电路；微控制器用于生成启动脉冲并发送至MS1003芯片和高压激光发射电路；高压激光发射电路用于依据启动脉冲向目标发射激光；激光接收放大电路用于检测从目标反射的激光，生成停止脉冲并发送至MS1003芯片的STOP1通道；MS1003芯片用于检测启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；微控制器用于读取MS1003芯片中的时刻数据，计算生成与目标的距离数据。本申请既降低了激光测距望远镜的成本和功耗，又提高了测量精度和使用便捷性。
Description
技术领域
本申请涉及激光测距技术领域，特别涉及一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路。
背景技术
随着激光测距技术的发展，激光望远镜可以实现在任何条件下实现精准的距离测量，已经广泛应用于户外运动、高尔夫球场、射击瞄准等领域。
但是，目前市场上的激光望远镜主要由高速ADC+高速FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)来实现，这种测距方式主要有以下几个缺点：
A、成本高：其所使用的高速ADC+高速FPGA这两个器件的成本非常昂贵，导致激光测距望远镜的成本很高；
B、功耗大：激光望远镜大多数都是电池供电，由于高速ADC+高速FPGA的功耗非常大，而且需要多次测量才能完成，导致功耗很大，不适宜电池供电产品；
C、算法复杂：高速ADC+高速FPGA的实现方法是通过ADC采样，FPGA对ADC的数据采集，然后通过多次测量和相关性算法的计算才能算出距离；
D、精度差：激光测距对测量速度要求很高，由于FPGA的速度受限，从而使测量精不高。
鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。
实用新型内容
本申请的目的在于提供一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路，以便降低激光测距望远镜的成本和功耗，并提高测量精度和使用便捷性。
为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路，包括微控制器、MS1003芯片、高压激光发射电路、激光接收放大电路；
所述微控制器用于生成启动脉冲并发送至所述MS1003芯片和所述高压激光发射电路；
所述高压激光发射电路用于依据所述启动脉冲向目标发射激光；
所述激光接收放大电路用于检测从所述目标反射的激光，生成停止脉冲并发送至所述MS1003芯片的STOP1通道；
所述MS1003芯片用于检测所述启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测所述停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；
所述微控制器用于读取所述MS1003芯片中的时刻数据，计算生成与所述目标的距离数据。
可选地，所述微控制器分别与所述MS1003芯片的片选端、时钟信号端、数据输入端、数据输出端、复位控制端连接。
可选地，所述微控制器与所述MS1003芯片的中断输出端连接，用于在接收到来自所述中断输出端的中断信号后，读取所述MS1003芯片中的时刻数据。
可选地，所述激光接收放大电路分别与所述MS1003芯片的STOP1通道和STOP2通道连接，用于将生成的所述停止脉冲分别发送至所述STOP1通道和所述STOP2通道；
所述MS1003芯片的所述STOP2通道被配置为下降沿时刻检测模式，所述停止脉冲的下降沿时刻与上升沿时刻的时间差用于标识不同的停止脉冲。
可选地，所述微控制器分别与所述MS1003芯片的STOP1通道使能端和STOP2通道使能端连接。
可选地，所述STOP1通道和所述STOP2通道单次持续捕获的脉冲均为多个，用以实现多目标测距。
第二方面，本申请还公开了一种基于MS1003的激光测距望远镜，包括如上所述的任一种测距电路。
本申请所提供的基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路包括微控制器、MS1003芯片、高压激光发射电路、激光接收放大电路；所述微控制器用于生成启动脉冲并发送至所述MS1003芯片和所述高压激光发射电路；所述高压激光发射电路用于依据所述启动脉冲向目标发射激光；所述激光接收放大电路用于检测从所述目标反射的激光，生成停止脉冲并发送至所述MS1003芯片的STOP1通道；所述MS1003芯片用于检测所述启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测所述停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；所述微控制器用于读取所述MS1003芯片中的时刻数据，计算生成与所述目标的距离数据。
本申请所提供的基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路所具有的有益效果是：本申请基于MS1003芯片实现时间测量，利用微控制器与MS1003芯片、高压激光发射电路之间的信号链路，以及激光接收放大电路与MS1003芯片间的信号链路，可精准、高效、简便地实现激光测距，并且极大地降低了设备成本和功耗，提高了产品经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。
图1为本申请实施例公开的一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路的结构框图；
图2为本申请实施例公开的一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心在于提供一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路，以便降低激光测距望远镜的成本和功耗，并提高测量精度和使用便捷性。
为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
随着激光测距技术的发展，激光望远镜可以实现在任何条件下实现精准的距离测量，已经广泛应用于户外运动、高尔夫球场、射击瞄准等领域。
但是，目前市场上的激光望远镜主要由高速ADC+高速FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)来实现，这种测距方式主要有以下几个缺点：
A、成本高：其所使用的高速ADC+高速FPGA这两个器件的成本非常昂贵，导致激光测距望远镜的成本很高；
B、功耗大：激光望远镜大多数都是电池供电，由于高速ADC+高速FPGA的功耗非常大，而且需要多次测量才能完成，导致功耗很大，不适宜电池供电产品；
C、算法复杂：高速ADC+高速FPGA的实现方法是通过ADC采样，FPGA对ADC的数据采集，然后通过多次测量和相关性算法的计算才能算出距离；
D、精度差：激光测距对测量速度要求很高，由于FPGA的速度受限，从而使测量精不高。
鉴于此，本申请提供了一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距方案，可有效解决上述问题。
参见图1所示，本申请实施例公开了一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路，主要包括：
微控制器101、MS1003芯片102、高压激光发射电路103、激光接收放大电路104；
微控制器101用于生成启动脉冲并发送至MS1003芯片102和高压激光发射电路103；
高压激光发射电路103用于依据启动脉冲向目标发射激光；
激光接收放大电路104用于检测从目标反射的激光，生成停止脉冲并发送至MS1003芯片102的STOP1通道；
MS1003芯片102用于检测启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；
微控制器101用于读取MS1003芯片102中的时刻数据，计算生成与目标的距离数据。
首先，需要强调的是，本申请实施例所公开的激光测距望远镜的测距电路，具体是基于芯片MS1003实现的。MS1003是一款高精度、低功耗、低成本、多脉冲、操作简单的时间测量芯片，其优点具体如下：
A、高精度：MS1003采用先进工艺，最高测量精度可以达到23皮秒，可实现3毫米的测量精度；
B、低功耗：MS1003具有工作模式和低功耗模式，工作模式的功耗电流为4毫安，低功耗模式的功耗电流为1微安；
C、多脉冲：MS1003具有两个测量通道，每个测量通道最多有10个可测脉冲，最多共可测20个目标；
D、操作简单：用户只需要将发送和接收信号接入MS1003芯片102，通过SPI接口进行数据读取并进行距离换算即可得出测距结果，实现过程方便简单；
E、低成本：MS1003集成度高，封装体采用QFN20，大大减少了面积和成本；
F、测量距离宽：MS1003测量时间为2.5ns～20us，测量距离可实现0～3000米无缝测量。
其中，还需说明的是，MS1003芯片102的START端口具体与微控制器101连接，用于接收微控制器101发送的启动脉冲。容易理解的是，START端口接收到的信号用于触发MS1003芯片102内部的计时器开启计时功能，STOP通道接口处接收到的信号用于触发MS1003芯片102内部的计时器停止计时。
在本申请中，微控制器101发送的启动脉冲既送入高压激光发射电路103，令高压激光发射电路103向目标发射激光，同时也送入MS1003芯片102的START端口，令MS1003芯片102启动计时。
激光接收放大电路104接收到从目标反射回来的激光后，生成停止脉冲送入至MS1003芯片102的STOP1通道，令计时器停止计时。则MS1003芯片102所检测到的启动脉冲的上升沿时刻与停止脉冲的上升沿时刻之间的时间差，即为激光的飞行时刻，由此可用于进行测距计算。由此，当MS1003芯片102检测完成后，其所检测的上述时刻数据将由微控制器101读取，作为计算与目标距离的数据依据。
可见，本申请实施例所公开的激光测距望远镜的测距电路，基于MS1003芯片102实现时间测量，利用微控制器101与MS1003芯片102、高压激光发射电路103之间的信号链路，以及激光接收放大电路104与MS1003芯片102间的信号链路，可精准、高效、简便地实现激光测距，并且极大地降低了设备成本和功耗，提高了产品经济效益。
参见图2，图2为本申请实施例公开的一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路的电路示意图。
作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路在上述内容的基础上，微控制器101分别与MS1003芯片102的片选端SSN、时钟信号端SCK、数据输入端SI、数据输出端SO、复位控制端RSTN连接。
作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路在上述内容的基础上，微控制器101与MS1003芯片102的中断输出端INTN连接，用于在接收到来自中断输出端INTN的中断信号后，读取MS1003芯片102中的时刻数据。
作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路在上述内容的基础上，激光接收放大电路104分别与MS1003芯片102的STOP1通道和STOP2通道连接，用于将生成的停止脉冲分别发送至STOP1通道和STOP2通道；
MS1003芯片102的STOP2通道被配置为下降沿时刻检测模式，停止脉冲的下降沿时刻与上升沿时刻的时间差用于标识不同的停止脉冲。
需要说明的是，MS1003芯片102的START端口和STOP1接口被配置为上升沿时刻检测模式，而STOP2接口被配置为下降沿时刻检测模式。STOP1接口和STOP2接口分别对激光接收放大电路104发送的停止脉冲进行检测，由此，两个STOP通道检测的时间差即为该停止脉冲的脉冲宽度。
由于不同物质材料的目标对同一激光的反射能力不同，激光接收放大电路104对应产生的停止脉冲的脉冲宽度也不同。由此，本申请中，基于MS1003芯片102的两个STOP通道，可以获取停止脉冲的脉冲宽度，以便进一步识别出不同的目标。
其中，激光接收放大电路104主要包括接收二极管和放大比较电路；高压激光发射电路103主要包括高压电路和发射二极管。
作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路在上述内容的基础上，微控制器101分别与MS1003芯片102的STOP1通道使能端EN_STOPI和STOP2通道使能端EN_STOP2连接。
作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路在上述内容的基础上，STOP1通道和STOP2通道单次持续捕获的脉冲均为多个，用以实现多目标测距。
如前，MS1003的每个STOP通道单次可持续最多捕获10个脉冲。由此，利用MS1003的多脉冲捕获优势和双通道检测优势，能够令不同目标对应的停止脉冲的脉冲宽度可识别，进而可实现多目标测距。
实际应用中，在望远镜与目标之间可能会存在一些会影响测距精度的障碍物，例如飞鸟、雨滴等。本申请所提供的测距电路的多目标测距功能，为进一步根据不同类型目标的脉冲宽度特点(障碍物的脉冲宽度一般较小)来识别障碍物提供了实现基础，或者为进一步根据不同类型目标的脉冲反射时间特点(障碍物的脉冲反射早于目标的脉冲反射)来识别障碍物提供了实现基础，从而，本申请可进一步有效提供测距精准度。
进一步地，本申请实施例还公开了一种基于MS1003的激光测距望远镜，包括如上所述的任一种测距电路。
关于上述激光测距望远镜的具体内容，可参考前述关于基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路的详细介绍，这里就不再赘述。
本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路，其特征在于，包括微控制器、MS1003芯片、高压激光发射电路、激光接收放大电路；
所述微控制器用于生成启动脉冲并发送至所述MS1003芯片和所述高压激光发射电路；
所述高压激光发射电路用于依据所述启动脉冲向目标发射激光；
所述激光接收放大电路用于检测从所述目标处反射的激光，生成停止脉冲并发送至所述MS1003芯片的STOP1通道；
所述MS1003芯片用于检测所述启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测所述停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；
所述微控制器用于读取所述MS1003芯片中的时刻数据，计算生成与所述目标的距离数据。
2.根据权利要求1所述的测距电路，其特征在于，所述微控制器分别与所述MS1003芯片的片选端、时钟信号端、数据输入端、数据输出端、复位控制端连接。
3.根据权利要求1所述的测距电路，其特征在于，所述微控制器与所述MS1003芯片的中断输出端连接，用于在接收到来自所述中断输出端的中断信号后，读取所述MS1003芯片中的时刻数据。
4.根据权利要求1至3任一项所述的测距电路，其特征在于，所述激光接收放大电路分别与所述MS1003芯片的STOP1通道和STOP2通道连接，用于将生成的所述停止脉冲分别发送至所述STOP1通道和所述STOP2通道；
所述MS1003芯片的所述STOP2通道被配置为下降沿时刻检测模式，所述停止脉冲的下降沿时刻与上升沿时刻的时间差用于标识不同的停止脉冲。
5.根据权利要求4所述的测距电路，其特征在于，所述微控制器分别与所述MS1003芯片的STOP1通道使能端和STOP2通道使能端连接。
6.根据权利要求5所述的测距电路，其特征在于，所述STOP1通道和所述STOP2通道单次持续捕获的脉冲均为多个，用以实现多目标测距。
7.一种基于MS1003的激光测距望远镜，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的测距电路。
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|---|---|---|---|
| CN202021756152.1U CN212779189U (zh) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | 一种基于ms1003的激光测距望远镜及其测距电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111854679A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-30 | 杭州瑞盟科技有限公司 | 一种激光测距望远镜及其测距电路、方法、设备和介质 |
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2020
- 2020-08-20 CN CN202021756152.1U patent/CN212779189U/zh active Active
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| CN111854679A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-30 | 杭州瑞盟科技有限公司 | 一种激光测距望远镜及其测距电路、方法、设备和介质 |
| CN111854679B (zh) * | 2020-08-20 | 2024-05-03 | 杭州瑞盟科技股份有限公司 | 一种激光测距望远镜及其测距电路、方法、设备和介质 |
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