基于单片机技术的光电检测研究

文章摘要： 摘要：目前光电检测技术已经越来越广泛地应用于高科技武器、精密制造等行业中。本文主要介绍一种基于单片机技术的激光检测方法。利用单片机进行激光脉冲信号的调制、控制发射，再结合单片机与光电检测的相关技术设计了检测电路，从而实现利用激光传载信号，进行多路控制。 关键词：单片机；激光；光电检测；脉冲信号 Research of Electro-optic Examination Based on technology of Monolithic Computer HU Zhuli，AN Wenyuan，LILing，OUYANG Xiaodong （The National Defense

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      摘　要：目前光电检测技术已经越来越广泛地应用于高科技武器、精密制造等行业中。本文主要介绍一种基于单片机技术的激光检测方法。利用单片机进行激光脉冲信号的调制、控制发射，再结合单片机与光电检测的相关技术设计了检测电路，从而实现利用激光传载信号，进行多路控制。

　　关键词：单片机；激光；光电检测；脉冲信号

　　Research of Electro-optic Examination Based on technology of Monolithic Computer HU Zhuli，AN Wenyuan，LILing，OUYANG Xiaodong

　　（The National Defense University of Science and technology，Changsha，410112，China）

　　Abstract：Now electro optic technology has been more and more broadly applied in high tech weapon and precise manufacturing，etc．This paper will primarily introduces a method of examination by laser based on the monolithic computer．Namely we takeadvantage of the monolithic computer to regulate and control the signalof laser pulse，and combining the electro-optic technologywith the technology of monolithic computer，we can design an examination circuit and then use laser convey signal and proceedmulti-way controll．

　　Keywords：monolithic computer；laser；electro-optic examination；pulse signal

　　1　引言

　　在20世纪50年代后期，随着材料技术、半导体技术、激光技术、微电子技术以及光学技术的迅速发展，从而大大地推动了光电技术的发展，使得这一技术得到人们的广泛关注。尤其是在军事中得到了较好的应用，如激光雷达、反激光制导武器系统等都利用到了这一技术。同时在一些特殊的工业行业中，如光纤通信、精密测量、精密制造、零件检查等，其生产技术中对光电技术都有了不同程度地应用。并且这些行业由于用了这一高新技术而使得其效率得到大幅提高。但是，目前的光电技术还属于前沿技术，现存的一些光电产品大多原理比较复杂，而且对生产加工技术要求较为严格，因而造价一直比较高，不能被普通用户接受。因此，本文利用单片机结合光电技术而开发设计了这一光电控制设备。该设备类似于红外遥控设备，与之不同的是，他传送信号的载体是激光，其传送的信号可以特殊调制。特别是其原理简单，造价低廉也使他能够被普通用户所接受。

　　2　基本原理

　　本系统的基本原理主要是单片机技术和光电检测技 术的结合，其检测原理框图如图1所示。

　　该系统利用单片机对电源进行控制。单片机根据用户键入的信息自动生成一串有序电源脉冲，用这一电源脉冲来控制半导体激光器。这样由半导体激光器发射的激光便是一串激光脉冲波，这一串激光脉冲便是载有用户信息的信号波。当光电检测器检测到此激光信号波时，将其转化成为一串连续的电脉冲波。但此时所得到的信号是非常微弱、不够规则的，同时由于杂散光以及外部干扰的存在，此处的电信号还混杂着一些无用的干扰信号，因此这些信号还不可以直接应用。必须通过前置放大电路将他进行放大和除噪处理，处理过的信号便可直接驱动单片机工作，进行译码及判别处理。通过比较判别，单片机决定执行哪一种处理，然后生成控制信号来启动控制设备。




　　3　关键技术

　　3．1　编码技术／激光调制技术

　　激光调制一般是调制激光的频率或振幅，本方法所采用的技术是将编码技术与激光调制技术结合起来进行综合编译。此处选取AT89C51作为控制模块，他使用广泛，具有稳定性好、性价比高等一些突出的优点，因而，他成为此系统的首选型号的单片机。其具体的编码及调制过程如下：首先在单片机内设定，当检测到一组二进制码时，若是“1”，便通电40μs，若是“0”时，便断电40μs，然后规定当检测完此组二进制数码时，进行循环执行。这样，这一电脉冲便形成一周期脉冲。当用户键入的数字为1998时，那么其二进制编码便是11111001110。那么单片机便控制发出如图2所示的脉冲信号时序控制信号。考虑到接收端也是用单片机，因此还有一个通信协议。这里采用这种 方法，一般情况都是低电平，当要发射时先发射4组10μs的信号。此信号发射完才开始发射控制信号。

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