一种便携式的红外测距系统

　　红外测距[1]是一种非直接接触的测量方式，由于其结构简单、抗干扰性强、成本低等优点，在测量测绘上得到广泛的运用。 该系统由红外发射接收传感器、A/D 转换电路、信号　　集处理、数据显示电路等组成，体积小，操作简单，非常适合于近距离的测量应用。本系统形成了一套完整的硬件系统和软件开发平台，便于功能的改造，扩展及其他应用研究

　　1 红外测距原理

　　本控制系统的MCU 采用 STC 公司的 STC89LE516RD ，它是MCS-51 系列的派生产品 ，在指令系统 、硬件结构和片内资源上与标准8052 单片机完全兼容，最高时钟频率 90 MHz，低功耗，可支持(ISP IAP)编程。　红外测距采用GP2Y0A02YK芯片，它采用光学三角测量的方法，测量精度受反射物体的颜色和光线的影响比较小。内部集成了红外接收发射两个模块，感应距离为20 cm 至 150 cm，宽范围供电 (0~7 V)，不需要多余的外部接口电路，也不需要额外的处理电路 ，简化了底层控制器的外围电路，使用方便。 感应距离与输出电压的关系如图1 所示[2]。

　　由于在　20~150 cm 范围内测量距离与输出电压成曲线变化，测量输出电压将其进行 A/D 转换，对转换后的数字量信息进行归算得到测量的距离，在将其结果用数码管或者上　　传到PC 机进行实时显示。 结构图如图 2 所示。

　　2 AD 转换模块设计

　　AD/DA 采用 PHILIP 的 PCF8591 芯片，精度为 8 bit。 有 4路A/D 转换输入 ，一路 D/A 转换输出 ，既可以作 A/D 也可以作D/A 转换。A/D 转换为逐次比较型，采用典型的 I　　2C 总线接口器件寻址方法，即总线地址由器件地址、引脚地址和方向位组成。 通过控制字寄存器对 4 路模拟量的输入方式进行编程，实现 A/D 转换功能[3]。 原理图如图 3 所示。 ADC 的转换公式为

　24LC02 作 为 EEPROM， 输 出 信 号 采 用 I2C 方 式 与　STC89LE516 MCU 通信 ，SDA 和 SCL 分别由是启动和关闭I2C 的控制信号[4]。

　　当I2C 总线空闲时 ，SDA 和 SCL 都处于高电平状态　。当SCL 保持高电平时，一个 SDA 下降沿表示初始化一个起始条件。当SCL 保持高电平时 ，SDA 的一个上升沿表示初始化一个停止条件。起始和停止条件都是由MCU 发起的。 传输数据开始前，MCU 控制 24LC02 的 SDA 和 SCL 发送起始位，传输数据结束时，控制SDA 和 SCL 发送停止位 。　　输出到SDA 线上的每个字节必须是 8 位，每次传输的字节数则不受限制，起始条件后紧跟着地址字节，　每个字节必须有　一个确认位(ACK)，　如果MCU 在完成其他功能之前不能传输另一数据的完整字节　，24LC02会保持时钟线SCL 为低 ，使其进入等待状态，当 MCU 准备好接收并释放 SCL 信号后，数据传输继续进行[5]。