基于51单片机的红外测距仪的设计与实现

张凌寒

摘要：红外测距的探测距离较短，一般在几十厘米之内。本文介绍一种基于STC89C52单片机设计的红外测距仪，可以测量短距离，根据所取AD模块的精度不同，则理论上测量的精度也可达到很高。本设计采用日本夏普公司生产的GP2Y0A21YK0F传感器作为测量组件，设计红外测距仪。所设计的测试仪具有在10～80cm可测量范围，误差正负1CM。其中因改传感器为模拟量输出，所以还使用到AD采样模块PCF8591。在实际测试中红外传感器采集距离形成模拟量输出，经AD转换后曲线拟合计算出实际距离并在显示屏1602上显示出距离。

关键词：GP2Y0A21YK0F STC89C52 AD采样 PCF8591

中图分类号：TP273.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0133-01

1 引言

为了进一步巩固学校所学知识，并对红外传感器及AD采样有更深的理解学习。因此选用了夏普的这一款红外传感器并结合单片机进行了一个对红外测距仪原理性实现的实验课题。

2 系统结构

红外测距仪硬件主要由AD转换器PCF8591，LCD1602，单片机STC89C52最小系统以及GP2Y0A21YK0F传感器构成。红外测距系统框图如图1所示。

GP2Y0A21YK0F传感器是由红外发射管一个PSD和红外发射管以及相应的计算电路构成。Sharp公司的PSD有它自己独有的特征，它能够探测到光点落在它上面的细微移动，它的分辨率能精确到微米，这个特征让它完成了几何方式测距。红外发射管发出的光束，遇到障碍没有反射回来，落在PSD上，组成了等腰三角形，由于PSD能够测量到三角形的底，而两个底角是固定的，由发射管确定，此时可通过底边推算出高，也就是所要的距离。

在实际使用过程中，改模块测量距离的倒数与电压在一定区间以内具有线性关系，即U=k/S.所以在采样取值时，使用此公式进行确定。

3 系统调试及分析

3.1 系统调试（图2、图3所示）

测试方法：在红外传感器前面放一把长尺，用一块不透光的硬纸板在长尺上移动（保证纸板在红外传感器正前方）。然后比着直尺，在直尺上移动纸板，观察显示屏数据变化。

3.2 结果分析

根据显示结果与直尺比对，发现在10～60cm内误差较小，约正负1.5。而当距离小于10cm，大于60cm后，发现显示数据出现无规则跳动，显示距离与实际距离差值较大。多以整体设计在10～60cm距离里面可以达到最初设计要求，满足最初设计理念。

4 结语

对于此次设计。通过仿真、实物，得到跟预期一样的结果。充分证明学习了红外测距的可行性，与实际相符。进一步验证了红外测距的设计与实现。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础数字部分[M].第五版，高等教育出版社，2006年.

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].第一版，电子工业出版社，2009年.

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