激光測距儀數(shù)據(jù)采集
 
摘要： 目的 實現(xiàn)激光測距儀數(shù)據(jù)采集．方法通過程序算法如實地描述激光測距儀的工作原理以實現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)采集．結(jié)果給出了激光測距儀的硬件接口電路及程序流程．實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集．結(jié)論 在實際的硬件接口設計中，運用程序算法如實地描述硬件外設工作原理的這種思維方法是一種解決問題的有效途徑，在工程實際中具有一定的借鑒意義．

0 引 言
激光測距儀廣泛地用于許多測距任務中，在其內(nèi)部有一個LED顯示器，用來顯示測得距離數(shù)據(jù)，這
個數(shù)據(jù)顯示只有觀察者能看到，但激光測距儀上通常都提供一個供外接顯示屏或計算機系統(tǒng)的端，前者是為了使顯示值得到公正的見證(例如在測距考核中)，后者是為射擊諸元計算的自動化．這樣都需要設計接口．作者設計了它與8031單片機的接口．
1 激光測距儀接口信號特征及工作特點
1．1 激光測距儀接口信號特征
激光測距儀的數(shù)據(jù)接口是針對七段碼LED顯示器而設計的，其接口電平為標準的TTL 電平，數(shù)據(jù)
格式為并行數(shù)據(jù)．這里僅就與8031單片機接口所需要的信號進行分析．
激光測距儀數(shù)據(jù)接口提供了4根數(shù)據(jù)線，這4根數(shù)據(jù)線提供了七段碼LED 顯示 器的顯示碼，這個顯示碼為8421 BCD碼格式．為了描述方便，在此由高到低定義為d3 i ～ do．激光測距儀所顯示的數(shù)據(jù)每位對應 
個七段碼LED顯示器，作者所用的激光測 距儀有4個用于顯示距離數(shù)據(jù)的七段碼d0-d3LED 顯示器(陰極接法)．顯然，激光測距儀采用了動態(tài)掃描顯示，每一個七段碼LED 圖1 激光測距儀輸出信號時序顯示器都對應了相應的位選線．從顯示數(shù)據(jù) 。
的角度由高到低定義為c3~c0．這些位選線經(jīng)反相器來驅(qū)動七段碼LED 顯示器，所以高電平有效．
當無測距操作時，位選線均為無效電平．昕以七段碼LED 顯示器不會被點亮；當有測距操作時，相
關信號的時序如圖1所示．
圖1中，位選線的正脈沖寬度均大約為160 gs，相鄰位選線正脈沖之間的間隔均大約為160 gs，所
以激光測距儀掃描顯示的一個周期大約為1．28 ms．
1．2 激光測距儀的工作特點
作者所用激光測距儀的測量范圍為(15O～ 5 000)ITI，當所測距離不在此測量范圍內(nèi)時，其位選線c0~c3均為無效電平；當所測距離在此測量范圍內(nèi)時，激光測距儀相關信號按圖1工作．
當測得有效距離時，激光測距儀的工作特點為：先顯示4個0，時間約為500 ms，然后顯示所測得
的有效距離數(shù)據(jù)，時間約(2～3)S，然后停止顯示．
2 8031單片機接口設計
單片機的接口設計有很多種方法，可以采用中斷的方法，也可以采用查詢的方法．在該設計中，根據(jù)任務的具體情況作者采用了查詢的方法．其硬件連接方法如圖2所示．在實驗階段，作者采用的單片機仿真器為廣州雙龍NICE—Ill，其使用的單片機為8031 HMOS型．從實驗情況來看，激光測距儀在有數(shù)據(jù)輸出時與無數(shù)據(jù)輸出時其數(shù)據(jù)輸出接El的工作情況很不一樣．在無數(shù)據(jù)輸出時，測得控制線端電平c0~c3均為0．9 V，這個電平不是標準的TTL 邏輯電平，單片機在讀取該電平時，其值
有的為1，有的則為0與1交替變化，而其數(shù)據(jù)端電平dO-d3則保持標準的TTL邏輯低電平；在有數(shù)據(jù)輸出時，其控制線與數(shù)據(jù)圖2 8031單片機與激光測距儀的接口Fig． 
線電平輸出均為標準的TTL邏輯電平．由于激光測距儀的輸出電路結(jié)構不得而知，所以無法分析其具 
圖3 查詢式數(shù)據(jù)采集流程圖
Fig．3 Flow chart of data acquisition
體原因，分析其可能的原因是：其數(shù)據(jù)輸出接口電路在有數(shù)據(jù)驅(qū)動時與無數(shù)據(jù)驅(qū)動時其輸出阻抗不同，在有驅(qū)動數(shù)據(jù)時其阻抗與單片機是匹配的，所以能夠正確地讀取數(shù)據(jù)；而在無數(shù)據(jù)輸出時，其阻抗與單片機是不匹配的，這樣，單片機所讀取的控制信息是不正確的．
根據(jù)以上分析，再結(jié)合激光測距儀的工作特點，用以下程序算法可以解決其數(shù)據(jù)接口問題．
思路[2]：設置4個標志位，分別對應4位距離數(shù)據(jù)每位的采集情況，若沒有采集則設置為0，采集了則設置為1；另外再開辟4個字節(jié)的距離數(shù)據(jù)存儲空間，用于存儲所采集的距離數(shù)據(jù)，并將之初始為0．讀取P1口，分離出控制碼，分別判斷是否為各位對應的控制碼，4位距離數(shù)據(jù)由低位至高位的控制碼分別為0001，0010，0100，1000，這4位二進制數(shù)7分別對應c3～c0的數(shù)據(jù)．若有效，則將距離數(shù)據(jù)存入對應的存儲單元；若無效，則繼續(xù)查詢．當采集后，將4位距離數(shù)據(jù)每位相加，如果為0，則全部重新初始化為0，重復上述過程；若不為0，則為有效的距離數(shù)據(jù)．
顯然，該算法排除了無測距操作時位選線不穩(wěn)定的情況，因為在這種情況下就算控制碼都有效，但
是所讀取的距離數(shù)據(jù)都為0，而這個距離數(shù)據(jù)可以判斷出是無效數(shù)據(jù)，被舍棄．在有測距操作時，若不在測距范圍內(nèi)，這時的位選線電平是標準的TTL邏輯電平，與8031單片機是兼容的，而這時的位選線卻全部為無效，即讀取的控制碼均為無效的控制碼，也不會讀到數(shù)據(jù)；若在測距范圍內(nèi)，激光測距儀先送出4個0，由上述可知，這4個0是能夠排除的．這樣，就可以讀取正確的距離數(shù)據(jù)了．程序流程圖如圖
3所示．
3 結(jié)論
在激光測距儀的自動化采集過程中，運用程序算法如實地描述硬件外設工作原理的這種思維方法解
決了各種復雜問題，實現(xiàn)了激光測距儀的數(shù)據(jù)自動化采集．在工程實際中，運用軟件方法如實描述系統(tǒng)的工作原理，可以起到事半功倍的效果．
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