基于单片机的红外测距系统设计
基于单片机红外线测距的51程序
#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit RS=P2^0; //LCD命令/数据端sbit RW=P2^1; //LCD读/写端sbit LCDE=P2^2; //LCD使能端sbit MCP_CS=P2^3; //MCP3001与AT89S52的管脚接线定义sbit MCP_DO=P2^4;sbit MCP_CLK=P2^5;uint measure;uchar flag; //Busy标志uchar code dis[]={"Measure Start"}; //显示uchar code dis1[] = {"Distance:"}; //显示表头uchar code dis2[] = {"0123456789.cm"}; //显示代码uchar code dis3[]={"Out Measure!"}; //显示uchar dis_buf[6]; //显示缓冲区void L_delay(void); //短延时void delay_ms(uint n); //延时函数uint read_MCP(void); //读MCP3001void init_1602(void); //1602初始化函数void busy(void); //LCD忙标志判断函数void dat_wrt(uchar dat); //写数据子函数void cmd_wrt(uchar cmd); //写命令子函数uint distance(void); //距离计算函数void lcd_start(uchar start); //设定显示位置函数void LCD_Clear(void); //LCD清屏函数uchar dat_adj(uint dat1); //显示数据调整函数void print(uchar *str); //字符串显示函数void disp(uint dat); //显示子函数uint average(void); //算术平均滤波程序/****************************主函数*******************************/main(){init_1602();print(dis); //显示测量开始delay_ms(1000);while(1){measure=distance();disp(measure); //显示高度delay_ms(100);}}/**************************延时函数**************************/void delay_ms(uint n){uint j;while(n--){for(j=0;j<125;j++);}}/***************************短延时****************************/void L_delay(void){uchar i;for(i=0;i<5;i++)_nop_();}/************************读MCP3001函数*************************/uint read_MCP(void){uchar i;uint temp=0;MCP_CS=1;L_delay();MCP_CS=0; //CS置低，开始采样数据for(i=0;i<13;i++) //读转换的10位数据{MCP_CLK=0;L_delay();MCP_CLK=1;temp<<=1;if(MCP_DO==1)temp|=0x01;}MCP_CS=1;temp&=0x03ff; //获取有效转换值return(temp);}/************************LCD忙标志判断函数*******************/void busy(void){flag=0x80; //赋初值高位为1 禁止while (flag&0x80) //读写操作使能位禁止时等待继续检测{P0=0xff;RS=0; //指向地址计数器RW=1; //读LCDE=1; //信号下降沿有效flag=P0; //读状态位高位为状态LCDE=0;}}/************************写数据子函数************************/void dat_wrt(uchar dat){busy(); //检测读写操作使能吗LCDE=0;RS=1; //指向数据寄存器RW=0; //写P0=dat; //写数据LCDE=1; //高电平有效LCDE=0;}/*************************写命令子函数************************/ void cmd_wrt(uchar cmd){LCDE=0;busy(); //检测读写操作使能吗P0=cmd; //命令RS=0; //指向命令计数器RW=0; //写LCDE=1; //高电平有效LCDE=0;}/***********************距离计算函数***************************/ uint distance(void){uint temp1;temp1=average();if((temp1>160)&(temp1<960)) //在正常测量范围？{temp1=13569/(temp1+7)-4; //转换测量数据}else{temp1=0x00ff; //超出测量范围，返回错误标志}return(temp1);}/************************算术平均滤波程序**********************/uint average(void){uchar i;uint av_dat;ulong ave=0;for(i=0;i<10;i++) //连续读取10个数据值{ave+=read_MCP(); //读转换数据L_delay();}av_dat=(uint)(ave/10); //求平均值return(av_dat);}/*************************1602初始化函数************************/void init_1602(void){cmd_wrt(0x01); //清屏cmd_wrt(0x0c); //开显示，不显示光标，不闪烁cmd_wrt(0x06); //完成一个字符码传送后，光标左移，显示不发生移位cmd_wrt(0x38); //16×2显示，5×7点阵，8位数据接口}/************************设定显示位置函数************************/void lcd_start(uchar start){cmd_wrt(start|0x80);}/************************LCD清屏函数****************************/void LCD_Clear(void){cmd_wrt(0x01); //写入清屏指令delay_ms(1);}/************************显示数据调整函数************************/uchar dat_adj(uint dat1){uchar i;dis_buf[0]=(uchar)(dat1/10); //十位dis_buf[1]=(uchar)(dat1%10); //个位dis_buf[2]=11;dis_buf[3]=12;if(dis_buf[0]==0)i=1;return(i);}/**************************字符串显示函数**************************/ void print(uchar *str){while(*str!='\0') //直到字符串结束{dat_wrt(*str);str++; //指向下一个字符}}/***************************显示子函数****************************/ void disp(uint dat){uchar temp,j;if(dat!=0x00ff){temp=dat_adj(dat);LCD_Clear();lcd_start(0x00);print(dis1); //显示文字lcd_start(0x45+temp); //确定显示起始位置for(j=temp;j<4;j++) //写显示数据dat_wrt(dis2[dis_buf[j]]);}else{LCD_Clear();lcd_start(0x42+temp); //确定显示起始位置print(dis3);}}。
毕业设计基于51单片机的超声波测距模块设计
西南科技大学毕业设计（论文）题目名称：基于51单片机的超声波测距模块设计年级：2003级■本科□专科学生学号：20035095学生姓名：时余春指导教师：何宏森胡天链学生单位：信息工程学院技术职称：讲师学生专业：生物医学工程教师单位：信息工程学院西南科技大学教务处制基于51单片机的超声波测距模块设计摘要：本文介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声波测距模块。
该模块以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波测量待测距离。
论文概述了超声检测的发展及基本原理，介绍超声波传感器的原理及特性。
对于测距系统的一些主要参数进行了讨论。
并且在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。
针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证。
进一步介绍了单片机AT89C51在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。
最后利用测距系统进行验证。
实验表明，各主要波形及技术指标均达到设计要求。
该系统对室内有限范围的距离测量具有较高的精度和可靠性，最后文中分析了误差产生的原因及如何对系统进行完善。
关键词：51单片机；超声波；测距Design of Ultrasonic Distance Measurement Based on AT89C51 MCUAbstract: The thesis introduces a kind of single-pulse-refection ultrasonic distance meter system module in detail based on Microcontroller. The system could measure certain distance with the reflected wave on condition in which the speed of transmitting wave is fixed. This paper summarizes the development and foundational principle of ultrasonic detections. Then it presents the theory and characters of ultrasonic sensor. At the same time, it discusses a number of main technical parameters. Moreover, it proposes the whole structure of the system by introducing the function of ultrasonic distance meter. And then the transmission receiver, detection, display scheme of this distance meter system is demonstrated. Specially, after the application of AT89C51 microcontroller, it analyzes the hardware and soft ware realization of each part in this system. At last the result and error analysis of the experiments is presented. It is proved by experiments that the design of the system is provided with high accuracy and reliability. In the end, the further measures of modification are presented.Keywords: AT89C51 MCU, ultrasonic, distance measurer目录第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1 机器人感知系统研究现况 (1)1.1.2 传感器技术概况 (1)1.2课题目的及意义 (2)1.3课题设计研究范围及成果 (2)第2章超声波传感器模块测距方案分析 (3)2.1超声波与超声波的应用 (3)2.2超声波传感器 (4)2.2.1 超声波传感器的原理及结构 (4)2.2.2 超声波传感器的分类 (6)2.2.3 超声波发射器 (7)2.2.4 超声波接收器 (8)2.3系统主要参数考虑 (10)2.3.1 传感器的指向角θ (10)2.3.2 声速 (10)2.3.3 测量盲区 (10)2.4超声波传感器模块设计原理 (11)2.5典型的超声波传感器测距模块 (11)第3章超声波传感器测距模块的硬件设计 (13)3.1超声波传感器测距模块的总体 (13)3.2超声波传感器测距模块的设计难点及解决方法 (14)3.2.1 提高测距精度的依据 (15)3.2.2 系统设计干扰问题及其解决方法 (15)3.3硬件电路设计说明 (15)3.3.1 发射部分 (16)3.3.2 接收部分 (16)3.3.3 测温部分 (16)3.3.4 超声波测距模块 (16)3.4主要器件选择及其简介 (16)3.4.1 LM358运放简介 (16)3.4.2 温度传感器DS18B20 (17)3.4.3 AT89C51单片机简介 (19)3.5硬件电路的具体设计 (20)3.5.1 电源的设计 (20)3.5.2 超声波发生电路 (21)3.5.3 超声波回波接收检测 (22)3.5.4 温度补偿电路 (23)3.5.5 LED动态扫描显示电路 (23)3.6系统抗干扰措施 (24)第4章系统软件结构设计 (26)4.1主程序结构 (26)4.2中断程序 (27)4.3回波接收程序 (29)第5章系统实验结果分析 (30)结论与展望 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1：超声波测距模块设计原理图 (35)附录2：超声波测距模块设计PCB图 (36)附录3：超声波测距模块设计PCB3D效果图 (37)附录4：DS18B20温度采集补偿程序 (38)第1章绪论1.1 课题背景本设计依托电子技术、嵌入式处理计算技术、机器人技术、传感器技术，并根据当前科学技术发展潮流，引出对用于机器人中的超声波传感器测距模块的研究与设计。
红外测距
黑龙江大学无线通信课程设计报告基于红外的测距系统专业：通信工程学号：20085369姓名：龚政基于红外的测距系统一、设计原理概述对某一特定物体距离的测量是光学仪器领域的热门课题之一。
在机器人视觉方面,快速精确的测距系统使机器人迅速准确地判断目标与机器人的距离,以便使机器人迅速做出相应的判断和动作。
各种测距方法很多, 目前应用较多的主要有PSD 测距法、超声时间法、带运动机构的双象比较法和反射能量法。
红外传感器的测距基本原理为红外发射电路的红外发光管发出红外光，经障碍物反射后，由红外接收电路的光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。
根据发射光的强弱可以判断物体的距离，由于接收管接收的光强随是随反射物体的距离变化而变化的，因而，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。
因为红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此，它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。
红外传感器包括红外发射器件和红外接收器件。
自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线，因而，红外传感器须具有更强的发射和接收能力。
1.红外线发射器件的结构与原理红外线发射器件是最长用的为红外发光二极管，它与普通发光二极管的结构原理以及制作工艺基本相同，是只有一个PN结的半导体器件，只是所有的材料不同，制造红外发光二极管砷化钾，砷铝钾等，其中应用最多的是砷化钾。
红外发光二极管一般采用环氧树脂，玻璃，塑料等封装，除白色透明材料封装外，还可见到用蓝色透明材料封装的，。
红外发光二极管按发光功率的大小，可分为小功率，中功率，大功率三种。
另外，红外发光二极管除顶面发光型外，还有侧面发光型。
小功率管一般采用全塑封装，也有部分是采用陶瓷底座，顶端用玻璃或环氧树脂透镜封装的，中大功率管一般采用带螺纹金属底座，以便安装散热片。
随着发光功率得提高，相应体积的管子也增大。
2.红外光敏二极管原理与结构我们知道半导体具有光电效应，即用光照半导体，可使半导体的电阻率发生变化。
基于单片机的机器人用红外测距仪系统设计
# 13#
1. 3 声光报警电路 1. 3. 1 蜂鸣器报警电路
声音报警是非常有效的报警方式. 本电路采用 的是最为简单实用的蜂鸣器实现报警. 蜂鸣器报警 硬件实现简单, 工作 十分可靠, 编程也非常容 易实 现. 当接收到控制器发过来的报警信号 ( P 2. 2 口输 出变为低电平并维持 1 s) 时, 蜂鸣器导通发声. 1. 3. 2 指示灯报警电路
第 37卷第 4期 2010年 4月
应
用
科
技
Applied Sc ience and T echno logy
do :i 10. 3969 / .j issn. 1009- 671X. 2010. 04. 003
V o.l 37, l . 4 A pr. 2010
基于单片机的机器人用红外测距仪系统设计
唐秦崴, 瞿哲奕, 朱熀秋
( 江苏大学 电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013)
摘 要: 针对机器人智能倒车防护的问题, 提出 了以单片机 AT 89S52为控制 核心, 采 用红外测 距技术设 计机器
人用红外测距仪系统, 由单片机处理环境信息, 红外测距仪发出停 车提示或 直接执 行停车, 不需 要驾驶 员亲自
[ 3]曾德怀, 谢存禧, 张 铁, 等. 行走 机器 人的 超声 波测 距 系统的研究 [ J]. 机械 科学 与技术, 2004, 23( 5) : 61361 6.
[ 4]孙牵宇, 童 峰, 许肖梅. 一种大 角度范 围的高 精度超 声 波测 距 处 理 方 法 [ J] . 厦 门 大 学 学 报: 自 然 科 学 版, 2006, 45( 4): 513-517.
机器人智能倒车防护有利于机器人安全可靠运 行. 目前投入应用的机器人智能倒车防护技术主要 有 2种: 一种是车载雷达 (超声波技术 ) 测距倒车防 护 [ 1- 4] ; 一种是摄像头视觉防护 [ 5- 6] . 车载雷达测距 十分精确, 智能化程度较高, 但造价较为昂贵; 摄像 头视觉防护虽然可以让驾驶员实时获取身后的环境 信息, 但对距离的测量则仍需要外加其他设备的辅 助, 驾驶员仍然需要亲自通过肉眼判断身后的情况, 智能化有所不足. 基于红外管以及单片机技术的机 器人用测距仪采用单片机独立处理环境信息并发出
基于51单片机的手持式激光+测距仪设计与实现-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---1.1 课题的背景和意义 (2)1.2 国内外现况 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)1.最小的单芯片系统的硬件设计; (4)2.液晶屏的硬件设计; (4)3.警告声光报警电路; (4)4.硬件功能测试程序。
(4)1.4 开发环境介绍 (4)1) 开发环境 (4)2) 运行环境 (5)第二章硬件介绍 (6)2.1 STC89C52概述 (6)图2-1 51单片机管脚图 (6)1 主电源引脚 (7)2 时钟源 (7)3 控制,选通或复用 (7)4 多功能I/O端口 (7)2.2 keilC51的开发环境 (8)2.2 Nokia/诺基亚5110 LCD (9)图2-2 Nokia5110显示屏 (10)2.3 GP2Y0A02YK0F红外激光测距模块 (10)1、距离测量范围： 20 to 150 cm (10)2. 信号输出类型：电压模拟信号 (10)3. 包装尺寸：29.5×13×21.6 mm (10)4. 功耗：标称值33 mA (10)5. 供电电压：4.5 to 5.5 V (10)6.精度和采集的AD位数以及转化计算公式相关，10AD一般能达到0.1CM (10)图2-3 测距原理 (12)图2-4传感器数值曲线图 (12)第三章硬件系统介绍 (13)3.1 红外激光测距的实现构想 (13)3.2 结构框图 (13)图3-1 结构框图 (13)3.3系统硬件结构电路图 (14)图3-2 整体电路图 (14)3.3.1 ISP电路 (14)图3-3 下载与擦除电路 (15)3.3.2 稳压电路 (15)图3-4 稳压电路 (15)3.3.3 显示模块Nokia5110lcd (15)图3-5 5110显示电路 (16)3.3.4 键盘 (16)图3-6 按键 (17)3.3.5红外激光测距模块 (17)图3-7 测距模块 (17)3.3.6复位电路 (17)图3-8 复位电路 (18)3.3.7 时钟电路 (18)图3-9 时钟电路 (19)3.3.8蜂鸣器电路 (19)图3-10 蜂鸣器电路 (19)3.4测距原理与测距方法的选择 (20)3 3.1相位激光测距 (20)3.4.2脉冲法激光测距 (20)3.4.3 激光三角法测距 (21)3.4.4激光的选择 (22)1. 采用红外激光的发光二级管，结构很简单，体积小，成本较低 (23)2. 对红外的调制很简单，能够实现编码发射 (23)3. 红外线不会通过阻碍物 (23)4. 具有低耗能，反应快的特点 (24)5. 具有极强的在干扰环境下工作的能力 (24)6. 不会对环境造成污染，基本上对于人畜无害 (24)第四章软件系统设计 (25)4.1 系统软件流程图 (25)图4-1 软件流程图 (25)4.2 部分代码 (26)LCD部分 (26)c -= 32; (27)x <<= 3; (27)y <<= 1; (27)第五章实物制作与调试说明 (31)5.1 材料的选择 (31)5.2 电路板PCB的设计 (31)5.3 印刷电路板的制作 (32)5.4 单片机测试 (32)5.5 电路调试 (32)5.6 红外激光测距的调试 (33)第六章总结 (33)第一章绪论1.1 课题的背景和意义这个项目的需求是不用进行接触测量，开发出运行快速，准确度高，而且具有能够忍受强干扰，体积小，重量轻的激光测距仪。
基于红外测距技术的预防近视系统设计
处理。线性化方法是采用 Ｅ ｃｌ ｘｅ 制作的电子表来实现 ， 使用该表格可 以很方便的将输出电压的值对应距离，
从而实现线性化处理。表格的格式如图 ２ 从图 ２ ， 中可以看出线性化前 ，间距与 Ａ Ｄ关系是非线性的， ２ 线
收 稿 日期 ：２ １一 ８０ ０ Ｉ０ — １
基金项 目：教育部 重点 实验 室资 助 （ ９Ｄ ３） ０Ｊ０
谢 锋 云
（ 华东交通 大学 机电工程学院 ，汀西 南昌 ３ ０ １ ３ ０ ３）
摘要 ：针对当前学生近视问题 Ｈ趋严重现象 ，总结了患近视的一个重要原 是过度看近 ，依据红外测距原理 ，提 出了利用红外测距技 术来预防近视 的方法并进行 了系统设计 。采用 Ｇ ２ ２红外测距传感器作 为信号采集装置 ， Ｐ Ｄ１ 将采集的数据进 行实验分 析 、 处瑚 ， 得出了线性化公式 。 信号线性化后通过 Ａ Ｃ ８ ９ Ｄ ００ 转换 为数 字信 号， 输入Ａ ８Ｓ １ Ｔ ９５ 单片机中处理。当使用者 过度 肴近时 ，警告电路工作 ， 知调整坐姿 ，同时对人眼离书或者笔的距离进行动态
的。
图２ 表格中需要输入数据有 ＭＤ转化位数 、 输人电压 、常数 ｋ以及电压与间距。使片 的模数 ｊ
转化元 件为 Ａ Ｃ ８９ Ｄ ００ ，转换 位数 为 ８位 。试验 输
入电压为 ５Ｖ ，常数 ｋ恒等于 ４ ，同时将间距从 １ ０ ｍ到 ８ ｃ ０ ｍ每隔 １ ｃ ０ ｍ测得 的电压值输人表格 ｃ
量所得 的间距 。
（ ２ ）
式中： 为测距所得结果 ； ２ 为ＭＤ Ｒ ＡＤ 转换的值。通过程序编写输人设计的系统中 ，采用Ｌ Ｄ Ｅ 动态显示 出测
３ 系统设计
人 眼 的明视距离 为 ２ ｍ，学 生后 天患 近视 的 ５ｃ
基于ATmega8单片机的红外导盲系统设计
基于ATmega8单片机的红外导盲系统设计作者：黄剑平李昭代来源：《现代电子技术》2013年第13期摘要：为帮助盲人群体更方便地导盲，设计了用单片机控制的红外导盲系统。
以ATmega8单片机为控制核心，选用基于PSD原理的红外测距传感器GP2Y0A02YK0F。
单片机利用ADC端口实时采集测距传感器的模拟输出信号，并对采集到的数据进行滑动平均滤波，以消除噪声干扰。
单片机将得到的距离值与门限值进行比较，并控制语音播报电路发出距离提示信息。
该系统能检测前、左、右3个方向1.5 m内的障碍物信息，抗干扰性强，稳定可靠。
关键词： GP2Y0A02YK0F；导盲；红外测距； ISD4004芯片中图分类号： TN215⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）13⁃0128⁃03 Design of ATmega8⁃based infrared guidance system for the blindHUANG Jian⁃ping， LI Zhao⁃dai（School of Optoelectronic and Communication Engineering， Xiamen University of Technology， Xiamen 361024， China）Abstract： An infrared blind guidance system with single chip microcomputer was designed for helping blind people. The system uses ATmega8 as control core and chooses the ranging infrared sensor GP2Y0A02YK0F based on PSD principle. The singlechip samples the output analog signals from distance measuring sensors through ADC ports， and uses moving average filter to eliminate noise interference. The singlechip compares the distance value to the threshold value， and controls the voice broadcasting circuit to announce the distance reminding messages. The system detects the barriers from three directions including front， left and right within 1.5 meters， and it has strong anti⁃interference and stability.Keywords： GP2Y0A02YK0F； guidance for the blind； infrared distance measurement；ISD4004 chip0 引言盲人在行走引导方面有很大的困难，目前盲人的导盲主要是依靠手杖敲击路面来判断前方是否有可行的路线，这种方法效率不高，且有一定的局限性，无法告知盲人周围障碍物的分布情况和距离[1]。
基于单片机的红外热成像体温检测仪
佳木斯大学学报（自然科学版）Vol. 38 No. 6Nov. 2020第 38 卷 第 6 期2020 年 11 月Journal of Jiamusi University ( Natural Science Edition )文章编号：1008 -1402(2020 )06 -0029 -04基于单片机的红外热成像体温检测仪①时昊S 窦艳芳2,*,崔月莹2（1.三明学院机电工程学院电子系电子信息工程专业，福建三明365004;2.佳木斯大学，黑龙江佳木斯154002）摘 要：为了实现对人体体温的非接触式、快速监测，设计一种基于单片机的红外热成像体温 检测仪。
本着简便实用、易于维护和成本低廉的设计目标，该装置以红外热成像传感器作为核心器件，LCD 液晶屏显示检测温度，配合外围设计。
实现了实时体温显示、声光提示、超温图像采 集、存储和WIFI 访问功能。
此装置在500ms 内即可测出人体体温，保证了测温的快速性。
测量精度为0. 3C ，满足体温检测要求。
关键词：温度测量；STC8A8K64S4A12 ；红外传感器；声光报警中图分类号：TP311文献标识码：A0 引 言当前，全国疫情防控不断积极向好态势发展,但疫情仍在全球流行，周边国家和地区的疫情持续蔓延，国内疫情也时有发生。
习近平总书记在中共中央政治局常务委员会会议上特别强调，“要认清当前形势，做好较长时间应对疫情的思想准备和工 作准备。
”面对形势的不稳定、不确定，一定要认真研究，科学、合理、细致、周密的制定好学校疫情防控，确保复工复学万无一失。
新冠肺炎前期临床表现又主要包括:发热、干咳、乏力。
所以，必须对出 入密集场所关口的人员进行体温测量［1］。
目前,大多数场所一般采用的是手持式红外测温仪［2］。
该方法不仅增加了工作人员交叉感染的风险，而且在人流量密集时效率低。
本设计基于单片机的红外热成像人体温度测量仪，是以STC8A8K64S4A12作为微处理器,搭配红外非接触式热成像测温传感器，根据被测人员的红外辐射能量来确定其对应的体温值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
武汉大学珞珈学院毕业论文基于单片机的红外测距系统设计摘要现代科学技术的发展，进入了很多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外光测距。
为了实现物体近距离、高精度的无线测量而采用了红外发射接收模块作为距离传感器，单片机作为处理器，编写A/D转换和显示程序，完成了一套便推式的红外距离测量系统，系统可以高精度的实时显示所测的距离，本系统结构简单可靠、体积小、测量精度高、方便使用。
红外测距的探测距离较短，一般在几十厘米之内，本文介绍的一种基于AT89C52单片机设计的红外测距仪，可以测量距离。
首先，在绪论中，介绍了红外线及红外传感器的分类和应用、AT89C52单片机的应用与说明以及MCP3001芯片的简介。
其次，阐述了与红外测距的工作原理基本结构，对红外测距传感器也做了详细说明。
再次，介绍了红外测距的硬件设计和软件设计。
在硬件设计中，介绍了红外测距实现的构想，给出红外测距硬件电路原理图，并说明了红外测距传感器、键盘、A/D转换电路、LCD显示电路工作原理及AT89C52单片机的管脚分配。
在软件设计中，说明了整个程序流程及各程序设计的函数。
最后，是对整个设计的结论，说明了红外测距实现的可行性。
关键词：红外测距 A/D转换实时显示红外线单片机目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 本课题研究的热点及发展现状 (2)1.3 本课题研究的目的 (2)1.4 本课题研究的内容 (3)第2章红外测距的工作原理与基本结构 (4)2.1.方案及设计思想： (4)2.2 红外测距系统的基本结构 (5)第3章红外测距的硬件设计 (6)3.1红外收发模块 (6)3.2 A/D转换模块 (7)3.3 LCD显示模块 (10)3.4 AT89C52单片机概述 (11)3.5整个红外测距系统显示 (13)第4章红外测距的软件设计 (15)4.1 程序流程图 (15)第5章系统软硬件调试 (17)5.1 硬件调试 (17)5.2 软件调试 (17)5.3测试结果绘图 (17)5.4 调试中遇到的问题 (19)结论 (20)参考文献 (21)附录 (1)后记 (29)第1章 绪论红外线（Infrared ）是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波长在760纳米（nm ）至1毫米（mm ）之间，是波长比红光长的非可见光。
所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。
现代物理学称之为热射线。
医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。
含热能，太阳的热量主要通过红外线传到地球。
它的波长介于可见光和微波之间，范围大致在0.75μM~1000μM 的频谱范围之内。
相对应的频率在4⨯1410~3⨯1110HZ 之间，红外线可分为三部分，即近红外线，近红外线波长范围为0.77μM ~3μM ，中红外线波长范围为3μM ~30μM ，远红外线波长范围为30μM ~1000μM 。
红外光具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。
它能全部吸收投射到它表面的红外辐射的物体称为黑体；能全部反射的物体称为镜体；能部分反射、部分吸收的物体称为灰体。
严格地来讲，在自然界中，不存在黑体镜体和透明体。
1.1 课题研究的背景和意义红外线是不可见的光，是电磁波的一种形式，可以用来进行距离的测量，其应用历史可以追溯到上世纪60年代。
现代科学技术的发展进入了许多新领域，而在测距方面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物体上反射回来的激光束探测物体的距离。
由于受恶劣的天气、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一半左右，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，现在还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有很多人做过研究，由于采用特殊专用组件使其价格高，难以推广；红外线作为一种特殊光波，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，构成的测距系统的成本低廉，性能优良，便于民用推广。
另外红外测距的应用越来越普遍。
在很多领域都可以用到红外测距仪。
红外测距一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。
红外测距的研究就非常有意义。
红外线测距仪指的就是激光红外线测距仪,红外测距仪----用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。
在100米以内则超声波测距更有优势,但是超声波测距的距离一般无法测量1米以内,而红外测距则可以测出这一段距离,而且有着不错的精度,在本课题中研究的就是这一类情况的红外线测距。
1.2 本课题研究的热点及发展现状常见的红外传感器可分为热传感器和光子传感器。
根据《国内近年来红外光电测距仪的发展情况》，由于国家对外开放政策的实施和测量工作的需要,近年来国内一些光学仪器厂和电子仪器厂分别从瑞典、瑞士和日本等国引进几种红外测距仪组装线,组装测距仪,我国有关工厂和院校近年来也研制出一些产品。
由于微处理机在国产测距仪上的应用,大大缩小仪器的体积,同时也减少出故障的几率,使得国产测距仪的性能和质量都较过去有很大的提高。
在国家“六·五”计划攻关中,常州第二电子仪器厂研制的DCHZ型多功能红外测距仪就是一个很好的例证。
该产品经国家测绘局测绘科学研究所光电测距仪检测巾心进行全面质量鉴定后认为:该仪器的外型美观、体积小、重量轻、操作方便、精度高和性能稳定,并通过国家有关部门组织的鉴定。
目前已经开始小批量试生产。
在进行侧距仪研制同时,国家有关部门也组织大量力量对红外光电测距仪的检测方法进行研究。
一、热传感器热传感器是利用入射红外辐射引起的传感器的温度变化，进而使有关物理参数发生相应的变化，通过测量有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的红外辐射。
热探测器的主要优点是相应波段宽，可以在室温条件下工作，使用简单。
但是，热传感器相应时间较长，灵敏度较低，一般用于低频调制的场合。
热传感器主要类型有：热敏传感器型，热电偶型，高莱气动型和热释放电型四种类型。
二、光子传感器光子传感器是利用某些半导体材料在入射光照射下，产生光子效应，使材料电学性质发生变化。
通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。
利用光子效应所制成的红外传感器，统称光子传感器。
光子传感器的主要特点是灵敏度高，响应速度快，具有较高的响应频率。
但由于其一般要在低温下工作，导致探测波段较窄。
按照光子传感器的工作原理，一般分为内光电和外光电传感器两种，后者又可分为光电导传感器、光生伏特传感器和光磁电传感器等三种。
1.3 本课题研究的目的我们所进行的课题便是做一个简易的，精确的，近距离的距离检测仪，这也是对我们所学知识的一种考验方法，从中我们可以更系统的认识单片机，了解AD转换和红外收发模块。
1.4 本课题研究的内容红外传感器的测距基本原理为：红外发射电路的红外发光管发出红外光，红外接收电路的光敏接收管接收发射光，根据发射光的强弱判断出所测的距离。
由于接收管接收的光强度是随着发光管与测量物的距离变化而变化的，因而，与测量物的距离近则接收光强，距离远则接收光弱。
具体方法如图1所示，红外模块发出并接收到红外线信号；AD转换模块将接收到的模拟信号转换成数字信号再交给单片机, 启动单片机中断程序,此时单片机得到数字信号也就是电压值,再由软件进行判别、计算，得出距离数并送给LED/LCD显示。
红外模块电压距离公式AD模块单片机显示模块图1.1 反射能量法原理第2章 红外测距的工作原理与基本结构2.1.方案及设计思想：方案一、时间差测距法：此方案是将红外发射管发送信号与接收管接收信号时间差写入单片机中，在单片机中用光传播距离公式算法将距离计算出来。
原理图如图2.1所示。
图2.1 时间差测距法原理方案二、反射能量法：此方案是用红外发射管发射信号，然后用红外接收管接收信号，将接收的信号强度经过AD 转换，录入单片机中显示出来，并将对应的距离记录下来。
完成一段范围内的测量，将所记录下的数据写入单片机中，然后便可进行测量距离了。
原理图如图2.2所示。
图2.2 反射能量法原理A T89S52红外模块 时间差 距离S=c*t显示距离显示距离AT89S52 红外模块实验资料光的衰减是呈线性关系的，公式是I’=Ie^(-μd)，其中I是光强度，μ是光在介质中线性衰减系数，d是光走过的路程，e是自然对数底数。
ε是光子能量，Iε就是光束的能量。
要求得耗损的能量ΔE，则可通过计算：ΔE=ΔIε=(I-I’)ε=I[1-e^(-μd)]ε=E[1-e^(-μd)]其中E是激光能量。
不过，10cm的衰减是很弱的，可以忽略。
方案比较：通过以上两种方案分析，我们可以看到方案一的误差很大，由于红外装置测的距离比较近，而光速很快，因此回馈到单片机中的时间很短，单片机很难测出准确的时间并准确处理，而在一般情况下的光速不太准确，因此误差较大，而且根据距离=光速*时间，要想测10米时间至少要精确到0.0000001s，显然用单片机是很难做到的。
方案二是先将实验数据录入单片机中，因此在测量时存在的误差就会相对较小，综合考虑，选择方案二可行。
2.2 红外测距系统的基本结构该系统主要由红外测距传感器、A/D转换电路，AT89C52芯片、键盘接口电路及LCD 显示电路等组成。
其组成框图如图2.3所示：图2.3 红外测距系统的基本结构第3章 红外测距的硬件设计3.1红外收发模块红外发送管是用于发送信号,经过障碍物将信号反射,红外接收管接收到反射回来的信号,然后根据信号强弱将对应的电压值显示在显示模块上,并将此时的距离记录下来。
然后整改程序，用红外收发模块进行测距，就可在显示模块上显示出红外接收管接收的信号强度对应的距离值。
GP2Y0A02YK0F 红外测距传感器20-150cm图3.1 红外传感器结构图 图3.2 protues 中红外传感器 如图3.2所示GP2Y0A02YK0F 有3个端口，其中VCC 接信号输入，VO 接MCP3001的IN+，GND 接地线。
GP2Y0A02YK0F 测量范围在20cm-150cm 之间，测量误差小于0.5cm 。
是一个距离测量传感器单元，PSD 的集成组合构成 （位置敏感探测器），IRED （红外发光二极管）和信号原理电路。
由于采用三角测量方法，各种物体的反射率，对环境温度和工作时间距离检测不容易产生影响。
推荐工作条件：表3.1 红外传感器参数参数符号 条件 等级 单位 电源电压Vcc 4.5-5.5 V绝对最大额定值：表3.2 红外传感器参数参数符号等级单位电源电压Vcc -0.3〜+7 V输出端电压Vo -0.3〜+0.3V工作温度ŦOPR -10到+60 ℃储存温度ŦSTG -40到+70 ℃3.2 A/D转换模块A/D 转换器按照转换的原理可分为直接A/D 转换器和间接A/D 转换器两种类型。