單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信電子領(lǐng)域，涉及一種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光雷達(dá)能夠?qū)Υ髿庵械臍馊苣z、二氧化碳、臭氧、水氣等進(jìn)行高時空分辨率、實時、大范圍地測量，因此越來越受到環(huán)保和氣象部門的重視。目前，用于氣象要素和環(huán)境污染檢測的激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展很快。激光雷達(dá)必定會在大氣參數(shù)和環(huán)境污染檢測方面扮演重要的角色。要使激光雷達(dá)的測量范圍盡可能的大，必須控制好雷達(dá)光電倍增管(PMT)門控的開關(guān)門時間，以滿足各種測量的要求.如果能很好地解決這些問題將會極大地推動激光雷達(dá)的應(yīng)用和推廣。
[0003]激光雷達(dá)接收的后向散射回波信號通過PMT接收，由于近地面的回波信號很強(qiáng)，而PMT是非常靈敏的器件，如果直接用激光器的出光信號QSWITCH信號觸發(fā)PMT接收回波就會對PMT造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接，還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制連接，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還與信號放大整形模塊連接，所述信號放大整形模塊的輸出端連接輸出器件，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為74LS221。
[0006]優(yōu)選的，所述輸出器件為光電倍增管。
[0007]優(yōu)選的，所述單片機(jī)為AT89S52。
[0008]優(yōu)選的，所述輸入光親為4N25。
[0009]采用本發(fā)明所述的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，針對激光雷達(dá)光電倍增管門控的特點，實現(xiàn)了雷達(dá)門控系統(tǒng)的軟件控制，調(diào)節(jié)方便，精度高，有利于提高激光雷達(dá)的自動化工作程度和工作穩(wěn)定性。且基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)成本較低、運行可靠，可有效促進(jìn)激光雷達(dá)大量實際應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種【具體實施方式】結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0012]本發(fā)明所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接，還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制連接，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還與信號放大整形模塊連接，所述信號放大整形模塊的輸出端連接輸出器件，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為 74LS221。
[0013]激光雷達(dá)接收的后向散射回波信號通過PMT接收，由于近地面的回波信號很強(qiáng)，而PMT是非常靈敏的器件，如果直接用激光器的出光信號QSWITCH信號觸發(fā)PMT接收回波就會對PMT造成損害。
[0014]常閉型PMT的GATE端是上升沿觸發(fā)開門，所以我們將QSWITCH信號延時整形后得到一個正脈沖，脈沖的前沿觸發(fā)PMT開門，脈沖的寬度就是PMT開門的時間。
[0015]常開型PMT的GATE端是下降沿觸發(fā)關(guān)門，所以我們先將激光器的氙燈信號FLASHLAMP延時一段時間，得到一個正脈沖，脈沖的前沿調(diào)節(jié)在QSWITCH信號之前，這個時候PMT就關(guān)門了，直到脈沖的后沿才觸發(fā)PMT開門，在這之后PMT就一直開門。
[0016]通過單片機(jī)控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時時間，并用上位機(jī)進(jìn)行軟件控制，實現(xiàn)了精確延時，調(diào)節(jié)非常方便。
[0017]本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，按照規(guī)定的協(xié)議，上位機(jī)通過串口給單片機(jī)發(fā)送相應(yīng)的指令，單片機(jī)再調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的數(shù)字電位器的值，從而輸出相應(yīng)的延時脈沖到光電倍增管門控，實現(xiàn)開門或者關(guān)門。
[0018]系統(tǒng)功能框圖如圖1，采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心，控制系統(tǒng)主要包括數(shù)字電位器、光電耦合器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、信號放大整形電路、以及串口通信電路等部件。
[0019]AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k BytesISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及51系列單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。
[0020]DS1804 NV微調(diào)電位器是非易失數(shù)字電位器，具有100個抽頭位置。為CPU控制或手動控制輸入的低成本電路調(diào)節(jié)應(yīng)用提供了一個理想的途徑，使外部元件最少。根據(jù)需要可以將DS1804的抽頭位置存儲到EEPROM中。器件的抽頭位置通過三個端口調(diào)節(jié)，這三個端口提供有增/減計數(shù)控制接口，端口控制輸入由CS、INC和U/ D組成。DS1804提供三種電阻:10kQ、50kQ和100kQ，該器件提供工業(yè)級工作溫度范圍。DS1804采用3V或5V供電，非常適合便攜式應(yīng)用。
[0021]由于是采用三線控制，所以與單片機(jī)的接口非常簡單方便，只需要用占用AT89S52的3個并口即可以實現(xiàn)對它的控制。
[0022]光電親合器4N25是一種經(jīng)濟(jì)型光電親合器，體積小，壽命長，無觸電，抗干擾性能強(qiáng)，C-E 飽和壓降(IC=2mA, IF=50mA):0.15V(typ);隔離電壓(f=60Hz, t=l):7500V (交流峰值)；隔離電阻(V=500V):10Q(min);隔離電容(V=OV, f=lMHz):0.2Pf (typ) 0 光耦可以將輸入輸出兩邊的電路隔離，起到很好的保護(hù)作用。從激光器QSWITCH和FLASHLAMP出來的脈沖信號通過光電耦合器輸出再通過上拉電阻連接到74LS221的輸入端。其開關(guān)時間是2 us，能夠滿足要求。
[0023]74LS221是一個雙單穩(wěn)多諧振蕩器，每路有三個前沿或后沿觸發(fā)輸入，A腳是低電平觸發(fā)脈沖輸入端；B腳是高電平觸發(fā)脈沖輸入端，且輸入端帶施密特觸發(fā)器，增強(qiáng)了抗干擾能力。輸入端內(nèi)部的鎖存電路也使得其對VCC噪聲有很強(qiáng)的抗干擾能力。CLR端利用定時器件能夠在預(yù)先設(shè)定的時間強(qiáng)行終止輸出脈沖，也可以作為觸發(fā)輸入端使用。可以在CEXT和REXT/CEXT之間外接一定時電容。要改善脈沖寬度的精確性和重復(fù)性，可以在REXT/CEXT和VCC之間外接一個電阻，并將RINT開路。如果要得到可變脈沖寬度，可以在REXT/CEXT和VCC外接一個可變電阻或者數(shù)字電位器。通過控制數(shù)字電位器就可以調(diào)節(jié)單穩(wěn)輸出端的脈沖寬度。
[0024]把激光器的FLASHLAMP觸發(fā)信號經(jīng)過一級單穩(wěn)延時一定的時間，再經(jīng)過二級單穩(wěn)得到一定寬度的脈沖信號，將這個信號通過放大整形電路輸出給常開型PMT，用信號的前沿控制PMT的關(guān)門，后沿控制開門。
[0025]將激光器的QSWITCH觸發(fā)信號經(jīng)過一級單穩(wěn)延時輸出到二級單穩(wěn)，得到的脈沖信號經(jīng)過放大整形電路輸出到常閉型PMT，用信號的前沿控制PMT的開門。
[0026]同時，QSWITCH觸發(fā)信號也用作采集卡和光子計數(shù)卡的觸發(fā)信號，分別通過一級單穩(wěn)和二級單穩(wěn)輸出30 us和40 us的脈沖到兩個卡，這樣激光器一出光，信號即開始采集。
[0027]為了在軟件上控制數(shù)字電位器的增減，采用串口通信，并規(guī)定了可靠的協(xié)議。AT89S52具有2個全雙工串行通信口，可以與PC機(jī)進(jìn)行串口通信。由于PC機(jī)的串行口是RS-232標(biāo)準(zhǔn)的接口，其輸出在電平上和采用TTL電平的MCU在接口時會產(chǎn)生電平不同的問題。采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，來實現(xiàn)TTL電平和RS232接口電平之間的轉(zhuǎn)換。
[0028]前文所述的為本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接，還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制連接，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還與信號放大整形模塊連接，所述信號放大整形模塊的輸出端連接輸出器件，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為74LS221。2.如權(quán)利要求1所述的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出器件為光電倍增管。3.如權(quán)利要求1所述的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)為AT89S52。4.如權(quán)利要求1所述的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入光耦為4N25o
【專利摘要】本發(fā)明所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接，還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制連接，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還與信號放大整形模塊連接，所述信號放大整形模塊的輸出端連接輸出器件，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為74LS221。采用本發(fā)明所述的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)雷達(dá)伺服系統(tǒng)，針對激光雷達(dá)光電倍增管門控的特點，實現(xiàn)了雷達(dá)門控系統(tǒng)的軟件控制，調(diào)節(jié)方便，精度高，有利于提高激光雷達(dá)的自動化工作程度和工作穩(wěn)定性。且基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)成本較低、運行可靠，可有效促進(jìn)激光雷達(dá)大量實際應(yīng)用。
【IPC分類】G01S7/02
【公開號】CN105629204
【申請?zhí)枴緾N201410700263
【發(fā)明人】劉海峰
【申請人】劉海峰
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月28日