51单片机的红外测距系统的设计+源程序(2)
图1.1红外线测距传感器外形图
1.1.2 红外线介绍
红外线是电磁波它的波长介于可见光与微波之间，波长在760纳米至1毫米之间，频率在4×10 至3×10 Hz之间。红外线通常以电磁波谱中的位置划分区域，分为四个区域：近红外区（波长范围0.77μM-3μM）、中红外区（波长范围3μM-30μM）、远红外区（波长范围30μM-1000μM）和极远红外区。红外线主要的性质有两个分别是热效应和穿透云雾的能力。
红外辐射的本质就是热辐射。只要物体的温度高于绝对零度-273.15℃就会向周围空间辐射红外线，所以现实中几乎所有的物体都在向外辐射红外线。并且研究表明物体辐射的能量与物体的温度相关，温度越高的物体红外辐射的能量就越多。红外线又称为热射线或热辐射，因为在太阳光谱中，热效应从紫色光到红色光逐渐增大在在红外线的频率范围内热效应达到最大。
红外线有较强的穿透云雾的能力，是因为波传播中遇到障碍物的反应会根据波长大小与障碍物尺寸大小相比而不一样，如果波长小于障碍物尺寸，波将会被反射、折射或吸收；如果波长大于障碍物尺寸，波将不会受到障碍物的阻碍会绕过障碍物继续传播。云雾中水滴的尺寸通常小于红外线的波长，所以红外线会绕过水滴继续传播，因而红外线穿透云雾的能力比较好。红外线的特点还有抗干扰能力较强、产生方便、对环境影轻微，所以红外线被广泛应用于各种领域。
红外线服从一些基本电磁规律。基尔霍夫定律指出物体在辐射热能时向周围吸收能量，切辐射的能量与吸收的能量成正比关系。史蒂芬—玻尔兹曼定律指出物体温度与辐射能成正比。文恩位移定律指出物体热辐射的峰值辐射波长越长物体绝对温度成越低。
1．2 红外线测距原理概述
1.2.1 相位测距
相位测距技术采用正弦幅度调制的电磁波波的频率f，测定往返测距器和测量目标之间距离L产生的相位差φ。已知光速c，计算出距离： 。
1.2.2 PSD测距
PSD测距利用三角测距原理，基于位置敏感探测器这种光电测距器件的非均匀半导体"横向光电效应"，该器件对入射光或粒子位置敏感。通过该器件可获得二路输出信号用于计算物体的距离值。
1.2.3 时间差测距
红外线发射器发射一定频率的红外线遇到被测物体后反射回来，利用来回的时间T以及光的传播速度求得距离的值。
1．3 相关软件介绍
1.3.1 potues介绍
Protues是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。主要特点有：对各种模拟器件和集成电路进行仿真、分析；原理图布图、代码调试，单片机与外围电路协同仿真；。该软件是一款三合为一的设计平台，包括PCB设计软件、电路仿真软件和虚拟模型仿真软件。其处理器模型支持8051、AVR、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、ARM、8086、HC11、MSP430、Cortex和DSP系列处理器，并切在不断跟新对其他种类系列处理器的支持。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译。Protues不仅有单片机仿真功能：模拟电路和数字电路的仿真、单片机系统的仿真、键盘仿真、LCD系统仿真。还有SPICE电路仿真功能包括：、RS232动态仿真、I2C调试和SPI调试；同时包括各种虚拟仪器。Protues还提供软件调试功能：支持在硬件仿真系统中的调试功能；可以观察变量、寄存器的当前状态和原理图绘制功能。Protues是一款功能非常强大应用十分广泛的EDA软件。