基于DDS的激光测距仪硬件研究与设计

论文摘要

激光方向性强、单色性好、相干性好,这些特点使其成为测距的理想光源。随着电子技术的不断发展,激光测距也在各行各业得到了更为广泛的使用。本文首先介绍了激光测距的原理,然后通过分析针对现有几种激光测距方法,结合武警水电部队施工生产测量工作的需要,提出了相位激光测距仪代替现有的测量方式,可大幅提高施工中测量工作的效率。对于激光测距系统而言,系统信号源产生的激光器调制信号的频率大小、频率组合和频率稳定性直接决定着测距系统的测程、测距精度和测量稳定性,是激光测距系统的重要组成部分。本课题重点研究了相位式激光测距系统信号处理相关模块的硬件电路设计,电路中的元器件的选用和软件的编制。论文完成了基本的硬件电路设计和软件设计。硬件设计方面,利用89C51做主控制器及数据采集,通讯部分由RS232提供了用户接口,采用DDS(直接数字频率合成)技术替代PLL(模拟锁相环)技术,产生主振和本振两路正弦信号对激光二极管进行调制,实现了中短距离内的高精度实时距离监测。本文最后还提出系统调试过程中需要注意的几点问题,为下一步工作总结了经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 激光测距原理
• 1.2.1 脉冲式激光测距
• 1.2.2 相位法激光测距
• 1.2.3 干涉测距法
• 1.3 激光测距优点
• 1.4 激光测距研究的国内外概况
• 1.4.1 国外概况
• 1.4.2 国内概况
• 1.5 发展趋势
• 1.6 课题背景及本文主要工作
• 第二章 相位法激光测距原理
• 2.1 相位法测距的基本原理
• 2.2 测尺频率的选择
• 2.2.1 分散的直接多测尺方式
• 2.2.2 集中的间接多测尺方式
• 2.2.3 测尺的频率
• 2.3 差频测相技术
• 2.4 频率合成技术
• 第三章 基于DDS相位式激光测距仪设计
• 3.1 总体设计
• 3.2 直接数字频率合成技术
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 直接数字合成技术的特点
• 3.2.3 影晌DDS性能的因素
• 3.2.4 集成芯片的选用
• 3.3 AD9835 芯片工作原理
• 3.4 AD9835 程序控制设计
• 3.5 确定产生正弦波的频率控制字
• 3.6 滤波器电路设计
• 3.7 混频器电路设计
• 3.8 信号调理电路设计
• 3.9 模数转换（A/D）
• 3.10 数据显示相关电路设计
• 3.11 看门狗电路设计
• 3.12 MAX232 接口电路设计
• 3.13 系统部分印刷电路板图
• 第四章 测距系统软件设计
• 4.1 系统总体数据流图
• 4.2 汇编语言和89C51 的应用
• 4.2.1 系统软件流程
• 4.2.2 测量数据实时显示
• 4.3 各测尺频率距离值的衔接算法
• 第五章 系统调试与分析
• 5.1 DDS的调试
• 5.1.1 DDS电路的调试
• 5.1.2 程序的调试
• 5.2 电子线路的交叉干扰
• 5.3 电路系统误差分析
• 5.4 实验测试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果