本科生毕业论文设计 题目基于FPGA的激光测距系统研究 作者姓名 指导教师 所在学院职业技术学院 专业(系) 通信工程 班级(届) 2011 完成日期 2011 年 5 月 16 日 摘要 本文的研究内容是在激光测距项目基础上进行的,分析了各种激光测距方法的利弊,最终选用脉冲激光测距的实现方式。本文设计了以FPGA为核心的信号处理模块,实现了对激光信号的编码和译码、对激光发射控制时钟的分频、和内部PLL倍频,实现内部高频计时时钟等,提高了系统的精度和稳定性。使用并行脉冲计数法,提高了计时精度,分析了可能产生误差的原因。并且制定了两种工作模式,可以根据不同的实际环境选择相应的测距模式,以达到最好的测量效果。 关键词激光测距;FPGA;PLL Abstract The essay is based on the project of describes the merit and demerit of every class of LRF. Eventually I choose the way of using the laser-pulse to have the range- result of this essay is to design the digital signal processor based on FPGA,to code and decode the laser signal,to scale down the clock of launching part of the laser system and to use the PLL in the FPGA to make the frequency multiplication and so make the system more stable and the parallel counter to count the pulse of the laser can increase the precision of the essay considered many reasons which may cause the has two patterns which will be used in different environment to make the gauge more reliable. Key words Laser Range Finder;FPGA;PLL 目录 摘要 I Abstract II 第1章绪论 1 研究背景及意义 1 国内外研究概况及发展趋势 2 第2章激光测距系统原理 5 系统工作方式 5 激光测距实现的方式 6 连续波体制简介 6 脉冲波体制简介 6 脉冲激光测距系统原理 6 激光测距性能 6 激光的高斯光束特性 7 脉冲激光测距系统 7 光学系统 8 发射接收系统要求 8 半导体激光器的特性 8 第3章激光编码及解码 10 编码理论 10 编码激光工作原理 10 激光测距系统时序分析 11 激光测距系统工作模式设定 12 第4章激光测距系统软件设计 13 TOP模块 13 TRANSMIT模块 13 RECEIVE模块 14 COUNTER模块 15 LED模块 17 PLL模块 18 FD模块 18 第5章误差分析 20 脉冲式激光测距系统误差分析 20 嗓声来源 20 接收系统响应时间 20 激光脉冲宽度和幅度变化原因 20 电路延迟误差 20 时间测量误差 21 总结 22 附录 23 参考文献 46 第1章绪论 研究背景及意义 激光是一种自然界原本不存在的,因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光,激光的特点有: ——普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯)向四面八方发光,而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内,这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。 ——激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。尽管激光的总能量并不一定很大,但由于能量高度集
