随着现代工业的发展，生产制造越来越依靠自动设备，在自动化的生产过程中有可能会出现一些安全事故，其中部分安全事故时由于人或异物进入危险区域造成的。为了防止安全事故的发生，需要对相关区域进行检测。激光测距系统有测距速度快、体积小、不易受电磁干扰等优点，因此本课题使用EDA工具设计一款激光测距系统。其能够对生产过程中的需监控区域进行快速、密集的距离数据采集测量,并使用数码管显示测量结果，防止安全事故的发生。

自从美国休斯飞机制造公司成功研发了第一台激光测距器之后，很多公司开始进行激光测距的研发工作，激光测距技术突飞猛进。激光测距技术总体划分为三代。目前国外的研究方向有两个。一是将激光测距仪做在结构和功能上进行优化。民用激光测距仪一般分为传感检测模块、显示模块和功能交互模块。使用新的传感器、优化电路设计时激光测距仪体积更小，精度更高，使用更方便就是这一方向的目标。而另一个研究方向是更着重于低功率和安全性，也就是第三代激光测距技术。第三代激光测距技术叫做人眼安全激光测距，目前有1.54um和10.6um两种工作波长。美国生产的斯米尔人眼安全激光测距仪就是第三代产品，这个方向的研究主要目标是根据人眼安全性测试（人眼安全性的测试是由不同激光波长下的最大允许照射极值来限制的）来选择合适波长的工作波长，使其对人眼无危害，主要用于医学领域。

国内激光测距技术的研究开始于20世纪80年，发展到现在，在该领域已有了一定的基础技术。开发的各种激光测距仪主要用于工程建设中，因此主要提高了激光测距仪的可靠性和精度。例如：中科院上海光机所开发的便携式激光测距机、西南技术物理研究所研制出了半导体激光高度表。部分公司的产品主要面向平民。因此使用单片机为核心，将传感模块和信号处理部分使用简单逻辑电路来实现，大大降低了产品的价格。总体来说国内激光测距技术与国外的差距主要体现在第三代激光测距技术上。

本课题使用EDA工具设计激光测距系统，主要功能是对中短距离内的目标进行测距来防止人员或异物进入生产区域造成安全事故。相对于使用单片机加组合逻辑电路设计的激光测距器，本设计的硬件结构较为简单，而且更容易改动或者拓展相关功能。而且由于使用了EDA工具，在设计过程中使用软件建模仿真，降低了设计的难度而且缩短了开发周期，降低了研发的时间成本。

2. 研究的基本内容与方案

本课题是基于EDA的激光测距系统，需要实现的功能是通过按键控制对中短距离内的目标进行测距，并将测距结果使用数码管显示。在本次设计过程中使用Quartus 2软件进行相关设计。整个设计分为传感检测模块、核心控制模块、按键控制模块和显示模块。

图1 系统方框图

1) 传感检测模块，目前激光测距的方法有连续波体制和脉冲波体制两种方法，连续波体制的特点是测量精度高，一般在毫米级别以下，脉冲波体制的特点是测量距离远测量速度快，本课题主要用于中短距离检测，因此采用脉冲波体制。

2) 核心控制模块，现场可编程门阵列（FPGA）是专用集成电路中集成度最高的一种，用户可对FPGA内部的逻辑模块和i／o模块重新配置，以实现用户的逻辑。FPGA相对于MCU有速度快的优点，适合实现固定的算法。因此本课题使用FPGA作为控制核心来实现相关的功能。