手持式激光测距仪全套方案

EPD007 · 发表于 2022-11-16 16:22

本方案运用了相位法激光测量，相比超声波测量更加精准，且较不易受到外界干扰，但需要复杂且快速的计算，因此需搭配32位ARM Cortex-M0+核心的STM32F030C8T6 MCU。此外，还需要一个DDS时钟芯片提供时钟源，手持式激光测距对成本比较敏感，所以这里选择Si5351这款芯片作为时钟源，分别提供主振信号与本振信号。本方案预留了调试接口，串口，RS485接口，测量距离可以直接通过串口助手显示。

激光测距仪系统框图如下所示：

上述整个激光测距系统框图STM32主控部分主要功能，通过ADC对内外光路回来的信号采集并并进行数据处理，最终计算出来的距离通过TTL或者RS485串口在串口助手上显示，除此之外MCU还通过I2C接口对DDS进行控制产生测量相位差需要用到的两路信号，即主振与本振信号；Si5351是一颗低成本高精度的DDS芯片，能产生高达200多M的时钟源，用在测距仪这种对成本敏感的产品上十分合适；两颗激光管分别应用在内外光路上，内光路激光管不需要加透镜，外光路激光管则需要添加透镜；APD雪崩二极管工作需要反向偏置高压才能使其达到雪崩倍增的状态，因此需要加入一个受MCU控制的高压电路。

系统框图上面的各个模块电路则是在下面原理图一一对应上了，分别是MCU主控电路（STM32）；数据存储电路(24c02)，内外光路切换电路及apc自动功率调节电路（SGM3157,TP1561A），RS485通讯电路(max485),DDS时钟发生电路(SI5351)等电路；

相位式激光测距仪对精度要求很高，需要达到毫米级的精度，APD抗干扰性较弱，容易受到温度特性的影响，并且受限与STM32 adc采集电压0~3.3V,因此在信号调理这一块需要下足功夫，这里选择的是ADI的AD8602双路轨对轨运放，低失调、极低的输入偏置电流和高速度特性相结合，能更好实现高精度测量。APD雪崩二极管选择的是AD280-8,这颗料价格相当高，并且很难买，但好在有国产可以替代。AD8602前级组成的是跨阻放大电路（IV转换电路），将光电流转换城电压的形式，后级则是一个低通滤波器；