1.2红外测距传感器国内外研究现状

目前，国外的红外测距传感器技术已基本成熟，生产企业有日本的夏普以及美国邦纳等，我国目前应用于移动机器人上的红外测距传感器基本是日本夏普公司生产的产品[5]，该公司生产的产品种类较为齐全，性能相对稳定，测量误差较小。

近年来国外在机器人测距模块方面上主要使用多传感器测量数据融合技术，综合使用多个红外传感器及超声波传感器和激光传感器以达到精确测量距离，构建清晰地图的目的[1]。

在我国，自从改革开放以来，国家实施了对外开放的政策，因而国内许多仪表与仪器设备生产厂家从美国、德国、日本等发达国家引进了几种红外测距仪生产组装流水线，以满足国内生产与发展的需要。另外，我国许多相关企业、大学院校与研究所在近年来也研制出一些属于我国的产品。然而，虽然国产红外测距仪的性能和质量相比于过去有了很大的提高，但整体技术与创新还是落后于那些发达国家。

我国在第三次科技期间，紧跟世界计算机技术、微电子技术迅猛发展的潮流，利用各种单片机对红外测距传感器进行A/D转换以及数据处理，广泛应用于工业机器人、探测小车、汽车避障等领域[12-15]，使得我国工业生产方式向着自动化、无人化方向发展；人们生活方式向着便捷化、智能化发展。

1.3课题主要工作及内容安排

本文针对红外测距的相关问题，采用了分模块来设计的方法，设计出了一款可以应用于移动机器人上的数字红外测距系统。第一章，绪论。主要阐明了本课题研究的背景及目的，并结合当前国内外红外测距发展状况，对应用于机器人上的红外测距传感器进行初步认识。第二章，红外测距传感器理论基础。主要分析了红外测距基本原理及方法，红外测距传感器GP2D12、温度传感器PT100的工作原理。第三章，数字红外测距硬件设计。分模块对数字红外测距系统硬件进行了说明，主要包括STM32单片机、串口通信、红外测距等，并对各个部分的功能以及实现电路进行详细分析，最后给出了整体PCB板和实物图。

第四章，数字红外测距软件设计。分模块对数字红外测距系统软件进行了说明，主要包括整体工作流程图、A/D转换、数据滤波处理、温度补偿、数据拟合，并通过串口将数据发送给上位机进行分析。

并在最后在结论部分对本次设计进行了总结、展望和反思。

2红外测距传感器理论基础

红外线，是一种人眼看不见的电磁波。它的波长范围大致在0.75µM~1000µM的频谱范围之内，介于可见光和微波之间，其相对应的频率大致在4×1014~3×1011HZ之间。可分为近红外线、中红外线和远红外线三个种类。其中波长在0.77µM~3µM范围的为近红外线，波长在3µM~30µM范围的为中红外线，波长在30µM~1000µM范围的为远红外线。

2.1红外测距基本原理及方法

2.1.1PSD测距原理

PSD测距原理,用一种位置敏感器件(PositionSensitiveDevice)来获得相关数据的输出信号,然后利用数学上三角形几何关系，根据输出信号来计算得出与物体之间实际距离值[28]。

传感器的红外发射管发出的一股红外线光束，遇到障碍物后，经障碍物表面的反射，使得此红外光束的反射光落在PSD上。由光反射原理可知，红外光的入射角与其反射角相等，从而构成了一个等腰三角形。传感器的PSD元件部分可以测得等腰三角形的底边长度。根据这些数据，利用三角函数来计算出高的值，即我们所要求的与障碍物的距离。 单片机数字红外测距系统设计+电路图+程序(3):http://www.chuibin.com/zidonghua/lunwen_205412.html