隨著各行業(yè)對智能化要求的不斷提高,激光測距技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。然而目前國內(nèi)大多數(shù)激光測距儀與國外相比普遍存在測距精度不高,性能較低的缺陷,針對上述缺陷,本文結(jié)合相位法激光測距的優(yōu)勢,提出了一種基于PLL高頻信號源的激光測距儀的設(shè)計(jì)思路。本文在產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,對相位法激光測距儀中需要的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析討論,最終選擇基于差頻測相法的多測尺技術(shù)。并對測距所需的多組頻率進(jìn)行了設(shè)計(jì)及分析。通過在相同信噪比時(shí)對常用的鑒相算法產(chǎn)生的誤差進(jìn)行仿真,并對仿真結(jié)果分析,最終選擇全相位FFT數(shù)字鑒相算法作為測距儀設(shè)計(jì)所需的鑒相算法。在此基礎(chǔ)上提出總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)以STM32F407作為主控器,按照功能模塊分為信號發(fā)生單元、激光調(diào)制發(fā)射單元、APD光電接收單元及負(fù)責(zé)與串口調(diào)試通信的單元。在測距儀的軟件設(shè)計(jì)部分主要對PLL高頻信號的產(chǎn)生和鑒相算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行重點(diǎn)分析,并對分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。最后通過搭建系統(tǒng)測試平臺,使用高性能示波器對系統(tǒng)的硬件模塊進(jìn)行了功能驗(yàn)證,同時(shí)對樣機(jī)進(jìn)行了整機(jī)測試,并完成了對測試結(jié)果的誤差分析。測試結(jié)果表明設(shè)計(jì)的激光測距儀可以滿足測距精度及測距量程的要求,證明了本文設(shè)計(jì)的激...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 激光測距儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 激光測距技術(shù)概述
        1.3.1 激光三角法測距
        1.3.2 激光干涉法測距
        1.3.3 激光脈沖法測距
        1.3.4 激光相位測距法
    1.4 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 相位法激光測距的技術(shù)研究
    2.1 激光測距儀的技術(shù)指標(biāo)要求
    2.2 激光測距法的比對
    2.3 激光相位法測距的原理及關(guān)鍵技術(shù)
        2.3.1 激光相位法測距的原理
        2.3.2 測尺技術(shù)的研究
        2.3.3 鑒相技術(shù)的研究
        2.3.4 差頻測相技術(shù)的研究
        2.3.5 多組測尺頻率的設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
3 激光測距儀總體方案及硬件電路設(shè)計(jì)
    3.1 激光測距儀的總體方案設(shè)計(jì)
    3.2 激光發(fā)射電路設(shè)計(jì)
        3.2.1 激光發(fā)射器件的選擇
        3.2.2 激光二極管的調(diào)制原理
        3.2.3 激光二極管的調(diào)制電路設(shè)計(jì)
    3.3 激光測距儀光電檢測電路的設(shè)計(jì)
        3.3.1 APD器件的選擇
        3.3.2 APD反向偏置電路的設(shè)計(jì)
        3.3.3 APD電外差混頻技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)
        3.3.4 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    3.4 激光測距儀的差頻電路設(shè)計(jì)
    3.5 PLL合成技術(shù)的電路設(shè)計(jì)
        3.5.1 頻率合成技術(shù)的介紹
        3.5.2 PLL合成技術(shù)的基本原理
        3.5.3 PLL合成電路的設(shè)計(jì)
    3.6 本章小結(jié)
4 激光測距儀的軟件設(shè)計(jì)
    4.1 激光測距儀總體邏輯方案設(shè)計(jì)
    4.2 PLL控制模塊邏輯設(shè)計(jì)
        4.2.1 PLL控制器的讀寫操作
        4.2.2 PLL輸出信號的參數(shù)校準(zhǔn)
        4.2.3 PLL輸出信號頻率設(shè)置
        4.2.4 PLL模塊輸出信號的測試及分析
    4.3 激光調(diào)制控制模塊邏輯設(shè)計(jì)
    4.4 APD偏壓控制模塊邏輯設(shè)計(jì)
    4.5 雙路ADC采樣模塊邏輯設(shè)計(jì)
    4.6 串口通信的邏輯設(shè)計(jì)
    4.7 全相位FFT鑒相模塊邏輯設(shè)計(jì)
        4.7.1 FFT變換的鑒相法分析
        4.7.2 全相位FFT變換鑒相分析
        4.7.3 兩種數(shù)字鑒相算法的對比分析
        4.7.4 全相位數(shù)字鑒相算法的實(shí)現(xiàn)
    4.8 本章小結(jié)
5 測距儀功能測試與分析
    5.1 樣機(jī)測試平臺搭建
    5.2 硬件各功能模塊測試結(jié)果及分析
        5.2.1 PLL模塊的輸出信號
        5.2.2 APD的偏置電壓信號
        5.2.3 混頻器的輸出信號
        5.2.4 APD電外差輸出信號
    5.3 PLL控制模塊IIC數(shù)據(jù)測試
    5.4 綜合測試結(jié)果及分析
    5.5 測試結(jié)果的誤差分析
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文歸納總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號：4055001