红外测距专业系统设计光电专业系统设计.doc

本科生课程论文论文题目红外光电测距系统设计课程名称光电系统设计学生姓名谷幸东、郭晓龙、何志毅、胡健辉学号、10、11、12所在学院理学院所在班级电科1123班指导老师汤照目录第一章绪论11.1红外线概述11.2红外传感器分类11.3红外传感器应用21.4AT89C52单片机概述31.5MCP3001介绍6第二章红外测距工作原理和基础结构82.1红外测距传感器介绍82.2红外线测距工作原理82.4红外测距传感器接线102.5红外测距系统基础结构10第三章红外测距硬件设计113.1红外测距实现构想113.2系统硬件结构电路图123.3各硬件电路设计123.3.1复位电路123.3.2时钟电路133.3.3A/D转换电路143.3.4LCD显示电路14第四章红外测距软件设计154.1系统软件结构框图154.2软件程序设计164.3源代码16第五章仿真测试215.1系统软件调试仿真21第六章PCB图及元器件清单236.1PCB图236.2元器件清单23第七章课程设计任务分工及个人心得体会247.1任务分工247.2设计心得体会24第一章绪论1.1红外线概述红外辐射俗称红外线，又称红外光，它是一个人眼看不见光线。但实际上它和其它任何光线一样，也是一个客观存在物质。任何物体，只要它湿度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。它波长介于可见光和微波之间。红外辐射物理本质是热辐射。物体温度越高，辐射出来红外线越多，红外辐射能量就越强。研究发觉，太阳光谱多种单色光热效应从紫色光到红色光是逐步增大，而且最大热效应出现在红外辐射频率范围内，所以大家又将红外辐射称为热辐射或热射线。现在红外发射器件（红外发光二极管）发出是峰值波长0.88uM~0.94uM之间近红外光，红外接收器件（光敏二极管、光敏三极管）受光峰值波长为0.88uM~0.94uM之间，恰好和红外发光二极管光峰值波长相匹配。红外线在经过云雾等充满悬浮离子物质时不易发生散射，有较强穿透能力，还含有抗干扰能力强、易于产生、对环境影响小、不会干扰临近无线电设备特点，所以被广泛应用。1.2红外传感器分类常见红外传感器可分为热传感器和光子传感器。1）热传感器热传感器是利用入射红外辐射引发传感器温度改变，进而使相关物理参数发生对应改变，经过测量相关物理参数改变来确定红外传感器所吸收红外辐射。热探测器关键优点是对应波段宽，能够在室温下工作，使用简单。不过，热传感器对应时间较长，灵敏度较低，通常见于低频调制场所。热传感器关键类型有：热敏传感器型，热电偶型，高莱气动型和热释放电型四种。2）光子传感器光子传感器是利用一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改变。经过测量电学性质改变，能够知道红外辐射强弱。利用光子效应所制成红外传感器。统称光子传感器。光子传感器关键特点灵敏度高，响应速度快，含有较高响应频率。但其通常须在低温下工作，探测波段较窄。根据光子传感器工作原理，通常可分为内光电和外光电传感器两种，后者又分为光电导传感器、光生伏特传感器和光磁电传感器等三种。1.3红外传感器应用红外技术是最近几十年中发展起来一门新兴技术。它已在科技、国防和工农业生产等领域取得广泛应用。红外传感器应用关键表现在以下多个方面：红外辐射计：用于辐射和光谱辐射测量。搜索和跟踪系统：用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对其运动进行跟踪。热成像系统：能形成整个目标红外辐射分布图像。红外测距系统：实现物体间距离测量。通讯系统：红外线通信作为无线通信一个方法。混合系统：是指以上各类系统中两个或多个组合。1.4AT89C52单片机概述AT89C52是美国Atmel企业生产低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8KB可反复檫写程序存放器和12B随机存取数据存放器（RAM），器件采取Atmel企业高密度、非易失性存放技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存放单元，功效强大AT89C52单片机可灵活应用于多种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机增强型，和Intel企业80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其关键工作特征是：片内程序存放器内含8KBFlash程序存放器，可擦写寿命为1000次；片内数据存放器内含256字节RAM；含有32根可编程I/O口线；含有3个可编程定时器；中止系统是含有8个中止源、6个中止矢量、2个级优先权中止结构；串行口是含有一个全双工可编程串行通信口；含有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；含有可编程3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且经典值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHzAT89C52各引脚功效：·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向