手持式激光測(cè)距儀全套方案講解

本方案運(yùn)用了相位法激光測(cè)量，相比超聲波測(cè)量更加精準(zhǔn)，且較不易受到外界干擾，但需要復(fù)雜且快速的計(jì)算，因此需搭配32位Arm Cortex-M0+核心的STM32F030C8T6 MCU。此外，還需要一個(gè)DDS時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘源，手持式激光測(cè)距對(duì)成本比較敏感，所以這里選擇Si5351這款芯片作為時(shí)鐘源，分別提供主振信號(hào)與本振信號(hào)。本方案預(yù)留了調(diào)試接口，串口，RS485接口，測(cè)量距離可以直接通過(guò)串口助手顯示。

激光測(cè)距儀系統(tǒng)框圖

上述整個(gè)激光測(cè)距系統(tǒng)框圖STM32主控部分主要功能，通過(guò)ADC對(duì)內(nèi)外光路回來(lái)的信號(hào)采集并并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終計(jì)算出來(lái)的距離通過(guò)TTL或者RS485串口在串口助手上顯示，除此之外MCU還通過(guò)I2C接口對(duì)DDS進(jìn)行控制產(chǎn)生測(cè)量相位差需要用到的兩路信號(hào)，即主振與本振信號(hào)；Si5351是一顆低成本高精度的DDS芯片，能產(chǎn)生高達(dá)200多M的時(shí)鐘源，用在測(cè)距儀這種對(duì)成本敏感的產(chǎn)品上十分合適；兩顆激光管分別應(yīng)用在內(nèi)外光路上，內(nèi)光路激光管不需要加透鏡，外光路激光管則需要添加透鏡；APD雪崩二極管工作需要反向偏置高壓才能使其達(dá)到雪崩倍增的狀態(tài)，因此需要加入一個(gè)受MCU控制的高壓電路。

發(fā)射板原理圖

發(fā)射板3D圖

發(fā)射板PCB

系統(tǒng)框圖上面的各個(gè)模塊電路則是在下面原理圖一一對(duì)應(yīng)上了，分別是MCU主控電路（STM32）；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(24c02)，內(nèi)外光路切換電路及apc自動(dòng)功率調(diào)節(jié)電路（SGM3157,TP1561A），RS485通訊電路(max485),DDS時(shí)鐘發(fā)生電路(SI5351)等電路；相位式激光測(cè)距儀對(duì)精度要求很高，需要達(dá)到毫米級(jí)的精度，APD抗干擾性較弱，容易受到溫度特性的影響，并且受限與STM32 adc采集電壓0~3.3V,因此在信號(hào)調(diào)理這一塊需要下足功夫，這里選擇的是ADI的AD8602雙路軌對(duì)軌運(yùn)放，低失調(diào)、極低的輸入偏置電流和高速度特性相結(jié)合，能更好實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。APD雪崩二極管選擇的是AD280-8,這顆料價(jià)格相當(dāng)高，并且很難買(mǎi)，但好在有國(guó)產(chǎn)可以替代。AD8602前級(jí)組成的是跨阻放大電路（IV轉(zhuǎn)換電路），將光電流轉(zhuǎn)換城電壓的形式，后級(jí)則是一個(gè)低通濾波器；

接收板原理圖

接收板PCB

接收板3D圖

部分程序

樣機(jī)實(shí)物

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方案文件目錄

鏡片圖紙

結(jié)構(gòu)圖紙

以上就是本項(xiàng)目記錄的所有圖片樣張，總的來(lái)說(shuō)項(xiàng)目完成度高，能達(dá)到+-1.5mm的精度;0.05~60m的測(cè)量范圍，需要整套方案