摘 要

当前随着我国红外技术发展迅速，已从最初的军事领域广泛拓展到消防、电力、遥感以及医疗等民用领域，红外传感器正向着小型化智能化发展，红外传感在人们生活中扮演者一定角色，并影响和改变着人们生活。本系统基于51单片机，采用红外测距传感器，利用AD转换实现实时距离，并在液晶显示屏上显示测量值与报警，经实验，本系统在20到150厘米时可以实现较高精度测量并在小于警报值时蜂鸣器报警。本系统可应用于智能小车和倒车雷达，也可应用于一些其他领域。

关键词：STC89C52单片机；红外测距；A/D转换

Abstract

With the current infrared technology has developed rapidly in our country, has from the initial military field widely extended to fire control, electric power, civil fields such as remote sensing and medical, infrared sensor is toward miniaturization of intelligent development, infrared sensing plays a certain role in people's life, and influencing and changing people's life. This system based on 51 single chip microcomputer, using infrared distance sensor, AD transform is applied to realize real-time distance, and displayed on the LCD display measured values and alarm, through experiment, this system can achieve higher accuracy when 20 to 150 centimeters, measure and in less than a buzzer alarm when the alarm value. This system can be applied to the smart car and reversing radar, also can be used in some other areas.

Key Words： microcomputer；infrared distance measurement; A/D conversion

目 录

第1章 绪论 5

1.1 设计背景 5

1.2 红外相关介绍 5

1.2.1 红外传感器相关介绍 6

1.2.2 红外传感器的分类与发展状况 6

第2章 总体方案设计 8

2.1 红外测距方案比较与选择 8

2.2 红外测距的过程 9

2.3 整体系统的方案设计 10

2.4 红外传感器的选择 11

第3章 硬件电路设计 14

3.1 单片机最小系统模块 14

3.2 A/D转换模块 16

3.3 测距模块 18

3.4 报警模块 19

3.5 显示模块 19

第4章 软件电路设计 21

4.1 软件设计前的准备 21

4.2. 程序设计流程 21

4.3 红外测距子程序的设计 23

4.3.1 测距算法 23

4.3.2 AD转换模块设计 25

4.3.3 按键扫描程序 25

第5章 实物演示及调试 28

第6章 误差精度与经济性分析 31

6.1 误差精度分析 31

6.2 经济性分析 32

总结 33

致谢 34

参考文献 35

附录A 元件清单 36

附录B 电路图 37

附录C 程序代码 38

第1章 绪论

1.1 设计背景

在基础学科研究的领域中，传感器的出现改变了当前的研究方向，具有很高的研究地位，传感技术也成为新技术革命的关键因素。新领域逐渐泛起了很多前沿科技，正在改变着人们的生活，在距离测定研究方向中顺序出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距以及红外线测距几种不同的距离测量方法。就比如最近屡次夺人眼球的机器人，在很多次地震中担负着搜救工作，救援机器人中就集成了很多传感器，其中就有红外测距传感器，传感器的应用使搜救机器人可以灵活行动不至于到处碰壁，传感器就是机器人的眼睛，有了眼睛才能更好的行走，更好的搜救工作。此中常见的激光测距因受不利的环境、破坏等外界影响后，使激光束反射时在相当功率上探测距离误差较大，浪费严重，左右且影响探测的精度；微波雷达测距技术为军事和其他一些产业开垦采取的装备和振荡器等电路内容代价对于其他能够经常见到的要高一点，民间相关市场很多还没有获到普遍应用；而利用进行的距离测量在咱们国家国外很多人做过相对应的研究，因为采用特别的组件进行，受外界影响也比较大。我们所讨论的红外线由于是一种特殊的光波，具有反射、折射、散射等光波的基本物理传输特征，且因为技术要求与可使用性可以获得普遍应用，组成的测距系统资本会很低，机能不错，推广于民间会很便利^[1]。红外线距离测量传感器有它的几个特点，同步输入端，可多个传感器同步量取距离；较广的测量范围，较短的响应时间； 外形设计相对紧凑，安装相对容易，操作比较便易；所以它的应用价值较高。此外红外测距的应用还是很广泛的，在很多方面，很多想不到的范畴都有它的身影，红外测距仪都可以被用到。红外测距相对于其他距离测量仪还具有准确度和辨别率高和体积小以及抗较强的干扰能力还有较轻的重量等优点，存在一定的市场，潜在成长前景也很大。当前红外测距仪的未来发展前景以向着测量精度更高、耗能更小、体积微型化方向发展。

1.2红外相关介绍

 在进入设计之前，介绍一下红外的相关发展情况，我们所说的红外线是电磁波的一种，其波长范畴是0.7~1000微米。而红外线又可分为两部分：近红外线是波长小于5.6微米，离红色光较近的光；远红外线则是波长大于5.6微米，离红色光较远的光。当然，分近、远红外线是相对存在的，只是按照人们的习惯或者某种意识分的，也有人将红外线分为其他三种的。近红外线是波长在两微米及以下的波长； 2~25微米的波长称作中红外线； 25~1000微米的波长称为远红外线。

       红外线是随着温度产生而产生的，两者有着密切关系。目前所探测存在的全部物质，当它们温度大于绝对零度（即零下273.15度时），一定可以自身辐能量，就如夜视仪的应用就是基于这个原理。由物体的表面温度决定的其辐射能量的强度和按波长的散布情况的。物体表面辐射能量与物体表面温度的四次方成正比；此外，物体辐射能量最大的波长区间（称为峰值波长）跟着温度的升高向着波长短的方向移动，温度较高时的峰值波长比温度较低时的波长短^[2]。即当所测物体的温度升高时候，当温度较低的时候能辐射较长波长的红外线，而当温度较高的时候，辐射较短波长的近红外线。

当物体接收到红外的时候，此处的能量就会转化为相对应的热能，物体温度随着辐射变化而变化。当产生的电磁波以光速从红外线辐射器直射到障碍物时，物体分子运动频率与辐射器的发射频率的频率匹配时，就让障碍物产生一定震动，从而产生些许热量，在物体内部发生剧烈摩擦而产生一定热量。红外技术在军事上也有着广泛的应用，红外最早就是在军事上的应用，最后到推广民用，红外探测技术的发展前景一片光明，将发挥着举足轻重的作用，影响战争的走向。