激光测距仪数据采集

激光测距仪数据采集
 
摘要： 目的 实现激光测距仪数据采集．方法通过程序算法如实地描述激光测距仪的工作原理以实现正确的数据采集．结果给出了激光测距仪的硬件接口电路及程序流程．实现了数据采集．结论 在实际的硬件接口设计中，运用程序算法如实地描述硬件外设工作原理的这种思维方法是一种解决问题的有效途径，在工程实际中具有一定的借鉴意义．

0 引 言
激光测距仪广泛地用于许多测距任务中，在其内部有一个LED显示器，用来显示测得距离数据，这
个数据显示只有观察者能看到，但激光测距仪上通常都提供一个供外接显示屏或计算机系统的端，前者是为了使显示值得到公正的见证(例如在测距考核中)，后者是为射击诸元计算的自动化．这样都需要设计接口．作者设计了它与8031单片机的接口．
1 激光测距仪接口信号特征及工作特点
1．1 激光测距仪接口信号特征
激光测距仪的数据接口是针对七段码LED显示器而设计的，其接口电平为标准的TTL 电平，数据
格式为并行数据．这里仅就与8031单片机接口所需要的信号进行分析．
激光测距仪数据接口提供了4根数据线，这4根数据线提供了七段码LED 显示 器的显示码，这个显示码为8421 BCD码格式．为了描述方便，在此由高到低定义为d3 i ～ do．激光测距仪所显示的数据每位对应 
个七段码LED显示器，作者所用的激光测 距仪有4个用于显示距离数据的七段码d0-d3LED 显示器(阴极接法)．显然，激光测距仪采用了动态扫描显示，每一个七段码LED 图1 激光测距仪输出信号时序显示器都对应了相应的位选线．从显示数据 。
的角度由高到低定义为c3~c0．这些位选线经反相器来驱动七段码LED 显示器，所以高电平有效．
当无测距操作时，位选线均为无效电平．昕以七段码LED 显示器不会被点亮；当有测距操作时，相
关信号的时序如图1所示．
图1中，位选线的正脉冲宽度均大约为160 gs，相邻位选线正脉冲之间的间隔均大约为160 gs，所
以激光测距仪扫描显示的一个周期大约为1．28 ms．
1．2 激光测距仪的工作特点
作者所用激光测距仪的测量范围为(15O～ 5 000)ITI，当所测距离不在此测量范围内时，其位选线c0~c3均为无效电平；当所测距离在此测量范围内时，激光测距仪相关信号按图1工作．
当测得有效距离时，激光测距仪的工作特点为：先显示4个0，时间约为500 ms，然后显示所测得
的有效距离数据，时间约(2～3)S，然后停止显示．
2 8031单片机接口设计
单片机的接口设计有很多种方法，可以采用中断的方法，也可以采用查询的方法．在该设计中，根据任务的具体情况作者采用了查询的方法．其硬件连接方法如图2所示．在实验阶段，作者采用的单片机仿真器为广州双龙NICE—Ill，其使用的单片机为8031 HMOS型．从实验情况来看，激光测距仪在有数据输出时与无数据输出时其数据输出接El的工作情况很不一样．在无数据输出时，测得控制线端电平c0~c3均为0．9 V，这个电平不是标准的TTL 逻辑电平，单片机在读取该电平时，其值
有的为1，有的则为0与1交替变化，而其数据端电平dO-d3则保持标准的TTL逻辑低电平；在有数据输出时，其控制线与数据图2 8031单片机与激光测距仪的接口Fig． 
线电平输出均为标准的TTL逻辑电平．由于激光测距仪的输出电路结构不得而知，所以无法分析其具 
图3 查询式数据采集流程图
Fig．3 Flow chart of data acquisition
体原因，分析其可能的原因是：其数据输出接口电路在有数据驱动时与无数据驱动时其输出阻抗不同，在有驱动数据时其阻抗与单片机是匹配的，所以能够正确地读取数据；而在无数据输出时，其阻抗与单片机是不匹配的，这样，单片机所读取的控制信息是不正确的．
根据以上分析，再结合激光测距仪的工作特点，用以下程序算法可以解决其数据接口问题．
思路[2]：设置4个标志位，分别对应4位距离数据每位的采集情况，若没有采集则设置为0，采集了则设置为1；另外再开辟4个字节的距离数据存储空间，用于存储所采集的距离数据，并将之初始为0．读取P1口，分离出控制码，分别判断是否为各位对应的控制码，4位距离数据由低位至高位的控制码分别为0001，0010，0100，1000，这4位二进制数7分别对应c3～c0的数据．若有效，则将距离数据存入对应的存储单元；若无效，则继续查询．当采集后，将4位距离数据每位相加，如果为0，则全部重新初始化为0，重复上述过程；若不为0，则为有效的距离数据．
显然，该算法排除了无测距操作时位选线不稳定的情况，因为在这种情况下就算控制码都有效，但
是所读取的距离数据都为0，而这个距离数据可以判断出是无效数据，被舍弃．在有测距操作时，若不在测距范围内，这时的位选线电平是标准的TTL逻辑电平，与8031单片机是兼容的，而这时的位选线却全部为无效，即读取的控制码均为无效的控制码，也不会读到数据；若在测距范围内，激光测距仪先送出4个0，由上述可知，这4个0是能够排除的．这样，就可以读取正确的距离数据了．程序流程图如图
3所示．
3 结论
在激光测距仪的自动化采集过程中，运用程序算法如实地描述硬件外设工作原理的这种思维方法解
决了各种复杂问题，实现了激光测距仪的数据自动化采集．在工程实际中，运用软件方法如实描述系统的工作原理，可以起到事半功倍的效果．
参考文献：
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