基于A(yíng)RM單片機的自動(dòng)測高測距小車(chē)的研究與設計

摘要：生活中許多目標的高度和水平距離需要進(jìn)行測量。目前主要的測量方法，仍以傳統的皮尺丈量為主，測量效率不高，有時(shí)還很不方便，沒(méi)有技術(shù)成熟的數字式測高測距產(chǎn)品。以基本的數學(xué)方法為理論依據，利用遙控小車(chē)做為載體，采用角度傳感器測量角度、霍爾傳感器測量水平距離等，通過(guò)單片機LM3S615進(jìn)行數據計算，實(shí)現了對待測目標物體的高度、水平距離等數據的快速、精確和數字式的測量，高度測量精度可達99．06％，水平測量精度則可迭98．06％。
關(guān)鍵詞：測高；測距；LM3S615；角度傳感器；霍爾傳感器；LCD液晶顯示

目前，國內外對于測高、測距的研究主要集中在基于對衛星、雷達等信號進(jìn)行的處理，其應用范圍主要集中在軍事、海洋或地質(zhì)等數據的測量及勘測。應用于解決日常生活的研究則很少，比如測量難于用傳統方法測量的定目標高度、水平距離等。即使有研究也主要是采用機械方法或對傳統方法進(jìn)行改進(jìn)或修繕。目前發(fā)達的電子信息科學(xué)技術(shù)，給這些日常生活中的高度和距離測量，提供了新的思路和解決方案。本設計將利用遙控小車(chē)做為測量工具，分別采用角度傳感器、霍爾傳感器等傳感器來(lái)獲得測量物理數據并通過(guò)單片機進(jìn)行數據處理及計算，從而實(shí)現對待測目標物體的高度、水平距離等數據的快速、精確和數字式的測量。

1 理論分析與計算
1．1 設計原理分析及計算
小車(chē)自動(dòng)測高測距的過(guò)程及相關(guān)參數如圖1所示。當小車(chē)停放在A(yíng)點(diǎn)時(shí)，遙控小車(chē)的裝置調整角度，使測量光點(diǎn)定點(diǎn)到C點(diǎn)，測量并存儲此時(shí)的角度α；之后，遙控控制小車(chē)前進(jìn)，使小車(chē)沿直線(xiàn)行進(jìn)到達B點(diǎn)，并再次調整測量裝置，使測量光點(diǎn)再次定點(diǎn)到C點(diǎn)，并測量記錄此時(shí)的角度β。并對從A到B的行進(jìn)距離L進(jìn)行測量和記錄。利用以上數據，就可以計算出待測目標的高度H及小車(chē)距離待測目標的距離S，計算式如下式(1)所示。

1．2 系統設計思想
從測量過(guò)程看，需要進(jìn)行測量的數據有角度α、角度β和小車(chē)行進(jìn)距離L。通過(guò)對器件的反復比較，在本設計中，采用安裝在舵機上的激光光源作為定點(diǎn)C點(diǎn)的裝置；采用角度傳感器來(lái)進(jìn)行角度的測量；采用霍爾傳感器作為距離測量的傳感器；采用單片機作為主要控制單元，來(lái)控制小車(chē)直線(xiàn)行進(jìn)、舵機轉動(dòng)定點(diǎn)、角度及距離數據的獲取和計算及測量數據的LCD顯示等。