激光測距儀數據采集
 
摘要： 目的 實(shí)現激光測距儀數據采集．方法通過(guò)程序算法如實(shí)地描述激光測距儀的工作原理以實(shí)現正確的數據采集．結果給出了激光測距儀的硬件接口電路及程序流程．實(shí)現了數據采集．結論 在實(shí)際的硬件接口設計中，運用程序算法如實(shí)地描述硬件外設工作原理的這種思維方法是一種解決問(wèn)題的有效途徑，在工程實(shí)際中具有一定的借鑒意義．

0 引 言
激光測距儀廣泛地用于許多測距任務(wù)中，在其內部有一個(gè)LED顯示器，用來(lái)顯示測得距離數據，這
個(gè)數據顯示只有觀(guān)察者能看到，但激光測距儀上通常都提供一個(gè)供外接顯示屏或計算機系統的端，前者是為了使顯示值得到公正的見(jiàn)證(例如在測距考核中)，后者是為射擊諸元計算的自動(dòng)化．這樣都需要設計接口．作者設計了它與8031單片機的接口．
1 激光測距儀接口信號特征及工作特點(diǎn)
1．1 激光測距儀接口信號特征
激光測距儀的數據接口是針對七段碼LED顯示器而設計的，其接口電平為標準的TTL 電平，數據
格式為并行數據．這里僅就與8031單片機接口所需要的信號進(jìn)行分析．
激光測距儀數據接口提供了4根數據線(xiàn)，這4根數據線(xiàn)提供了七段碼LED 顯示 器的顯示碼，這個(gè)顯示碼為8421 BCD碼格式．為了描述方便，在此由高到低定義為d3 i ～ do．激光測距儀所顯示的數據每位對應 
個(gè)七段碼LED顯示器，作者所用的激光測 距儀有4個(gè)用于顯示距離數據的七段碼d0-d3LED 顯示器(陰極接法)．顯然，激光測距儀采用了動(dòng)態(tài)掃描顯示，每一個(gè)七段碼LED 圖1 激光測距儀輸出信號時(shí)序顯示器都對應了相應的位選線(xiàn)．從顯示數據 。
的角度由高到低定義為c3~c0．這些位選線(xiàn)經(jīng)反相器來(lái)驅動(dòng)七段碼LED 顯示器，所以高電平有效．
當無(wú)測距操作時(shí)，位選線(xiàn)均為無(wú)效電平．昕以七段碼LED 顯示器不會(huì )被點(diǎn)亮；當有測距操作時(shí)，相
關(guān)信號的時(shí)序如圖1所示．
圖1中，位選線(xiàn)的正脈沖寬度均大約為160 gs，相鄰位選線(xiàn)正脈沖之間的間隔均大約為160 gs，所
以激光測距儀掃描顯示的一個(gè)周期大約為1．28 ms．
1．2 激光測距儀的工作特點(diǎn)
作者所用激光測距儀的測量范圍為(15O～ 5 000)ITI，當所測距離不在此測量范圍內時(shí)，其位選線(xiàn)c0~c3均為無(wú)效電平；當所測距離在此測量范圍內時(shí)，激光測距儀相關(guān)信號按圖1工作．
當測得有效距離時(shí)，激光測距儀的工作特點(diǎn)為：先顯示4個(gè)0，時(shí)間約為500 ms，然后顯示所測得
的有效距離數據，時(shí)間約(2～3)S，然后停止顯示．
2 8031單片機接口設計
單片機的接口設計有很多種方法，可以采用中斷的方法，也可以采用查詢(xún)的方法．在該設計中，根據任務(wù)的具體情況作者采用了查詢(xún)的方法．其硬件連接方法如圖2所示．在實(shí)驗階段，作者采用的單片機仿真器為廣州雙龍NICE—Ill，其使用的單片機為8031 HMOS型．從實(shí)驗情況來(lái)看，激光測距儀在有數據輸出時(shí)與無(wú)數據輸出時(shí)其數據輸出接El的工作情況很不一樣．在無(wú)數據輸出時(shí)，測得控制線(xiàn)端電平c0~c3均為0．9 V，這個(gè)電平不是標準的TTL 邏輯電平，單片機在讀取該電平時(shí)，其值
有的為1，有的則為0與1交替變化，而其數據端電平dO-d3則保持標準的TTL邏輯低電平；在有數據輸出時(shí)，其控制線(xiàn)與數據圖2 8031單片機與激光測距儀的接口Fig． 
線(xiàn)電平輸出均為標準的TTL邏輯電平．由于激光測距儀的輸出電路結構不得而知，所以無(wú)法分析其具 
圖3 查詢(xún)式數據采集流程圖
Fig．3 Flow chart of data acquisition
體原因，分析其可能的原因是：其數據輸出接口電路在有數據驅動(dòng)時(shí)與無(wú)數據驅動(dòng)時(shí)其輸出阻抗不同，在有驅動(dòng)數據時(shí)其阻抗與單片機是匹配的，所以能夠正確地讀取數據；而在無(wú)數據輸出時(shí)，其阻抗與單片機是不匹配的，這樣，單片機所讀取的控制信息是不正確的．
根據以上分析，再結合激光測距儀的工作特點(diǎn)，用以下程序算法可以解決其數據接口問(wèn)題．
思路[2]：設置4個(gè)標志位，分別對應4位距離數據每位的采集情況，若沒(méi)有采集則設置為0，采集了則設置為1；另外再開(kāi)辟4個(gè)字節的距離數據存儲空間，用于存儲所采集的距離數據，并將之初始為0．讀取P1口，分離出控制碼，分別判斷是否為各位對應的控制碼，4位距離數據由低位至高位的控制碼分別為0001，0010，0100，1000，這4位二進(jìn)制數7分別對應c3～c0的數據．若有效，則將距離數據存入對應的存儲單元；若無(wú)效，則繼續查詢(xún)．當采集后，將4位距離數據每位相加，如果為0，則全部重新初始化為0，重復上述過(guò)程；若不為0，則為有效的距離數據．
顯然，該算法排除了無(wú)測距操作時(shí)位選線(xiàn)不穩定的情況，因為在這種情況下就算控制碼都有效，但
是所讀取的距離數據都為0，而這個(gè)距離數據可以判斷出是無(wú)效數據，被舍棄．在有測距操作時(shí)，若不在測距范圍內，這時(shí)的位選線(xiàn)電平是標準的TTL邏輯電平，與8031單片機是兼容的，而這時(shí)的位選線(xiàn)卻全部為無(wú)效，即讀取的控制碼均為無(wú)效的控制碼，也不會(huì )讀到數據；若在測距范圍內，激光測距儀先送出4個(gè)0，由上述可知，這4個(gè)0是能夠排除的．這樣，就可以讀取正確的距離數據了．程序流程圖如圖
3所示．
3 結論
在激光測距儀的自動(dòng)化采集過(guò)程中，運用程序算法如實(shí)地描述硬件外設工作原理的這種思維方法解
決了各種復雜問(wèn)題，實(shí)現了激光測距儀的數據自動(dòng)化采集．在工程實(shí)際中，運用軟件方法如實(shí)描述系統的工作原理，可以起到事半功倍的效果．
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