基于Zigbee和STC15F2K61S2的野外激光測距儀設計

摘 要 針對當前野外測量技術(shù)主要依靠人工卷尺測量，靈活性差，以及多方向測量難度大，難以適用于野外復雜環(huán)境，耗費大量人力物力，設計了一種以激光為測量載體的測量技術(shù)，適用于野外各種復雜，測量難度大的環(huán)境，介紹了組成激光測量儀的硬件組成部分，闡述了測量儀的遠程數(shù)據(jù)傳輸功能，適合測量次數(shù)多，測量難度大的野外復雜環(huán)境。

關(guān)鍵詞 激光測距；STC15F2K61S2；ZigBee

中圖分類號：TN249 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）24-0006-01

激光測距儀（Laser Ranger）是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光，計算由光電元件接收目標反射的激光束，計算計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，比較兩者時間差，結(jié)合激光傳播速度，從而計算出測量距離。

系統(tǒng)原理：

野外激光測距儀（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1），通過采集系統(tǒng)調(diào)制發(fā)射出的激光與接受調(diào)制后相同頻率的激光相差的時間，與激光傳播速度即光速，相乘得出兩倍所測距離，通過單片機計算后，使用串口連接無線Zigbee模塊將測量距離傳回電腦上位機，電腦上位機將數(shù)據(jù)保存并且模擬出測量地區(qū)距離模型，得出測量所需的數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖

1 主要硬件結(jié)構(gòu)

1）激光發(fā)射接收模塊結(jié)構(gòu)。

①激光發(fā)射模塊（如圖2）。

激光發(fā)射模塊由頻率調(diào)制信號放大器、LD（半導體激光二極管）、激光望遠鏡組成。

②激光接收模塊（如圖3）。

激光接收模塊由激光接收望遠鏡、濾光鏡、雪崩接收二極管、信號放大器、計數(shù)器組成。

2）主控芯片。

本激光測距儀主控芯片為STC15F2K61S2，具有增強型8051內(nèi)核，1個時鐘/機器周期，速度比傳統(tǒng)8051快7～12倍速度也比STC早期的1T系列單片機（如STC12/11/10系列）的速度快20倍。

3）ZigBee。

Zigbee（如圖4）是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。在該系統(tǒng)中，zigbee用作單片機串口連接電腦上位機，達到遠程上傳數(shù)據(jù)，更加方便快捷采集距離等其他參數(shù)，完成測量工程。

2 程序框圖

3 結(jié)束語

本文設計了一種基于STC15F2K61S2的野外激光測距儀，描述了其工作原理，對構(gòu)成該激光測距儀的硬件結(jié)構(gòu)進行了闡述，對其主要工作方式進行了說明，該野外激光測距儀測量操作簡單，方便快捷，將數(shù)據(jù)傳輸至電腦上位機，簡化測量過程，為其野外測量工作效率提供了保證，成本低廉，可集成化生產(chǎn)。

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作者簡介

李浩（1993-），男，河北唐山人，本科在讀，研究方向：測控與儀器。endprint