基于ARM單片機(jī)的自動測高測距小車的研究與設(shè)計(jì)

摘要：生活中許多目標(biāo)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(tǒng)的皮尺丈量為主，測量效率不高，有時還很不方便，沒有技術(shù)成熟的數(shù)字式測高測距產(chǎn)品。以基本的數(shù)學(xué)方法為理論依據(jù)，利用遙控小車做為載體，采用角度傳感器測量角度、霍爾傳感器測量水平距離等，通過單片機(jī)LM3S615進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對待測目標(biāo)物體的高度、水平距離等數(shù)據(jù)的快速、精確和數(shù)字式的測量，高度測量精度可達(dá)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(nèi)外對于測高、測距的研究主要集中在基于對衛(wèi)星、雷達(dá)等信號進(jìn)行的處理，其應(yīng)用范圍主要集中在軍事、海洋或地質(zhì)等數(shù)據(jù)的測量及勘測。應(yīng)用于解決日常生活的研究則很少，比如測量難于用傳統(tǒng)方法測量的定目標(biāo)高度、水平距離等。即使有研究也主要是采用機(jī)械方法或?qū)鹘y(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn)或修繕。目前發(fā)達(dá)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(shè)計(jì)將利用遙控小車做為測量工具，分別采用角度傳感器、霍爾傳感器等傳感器來獲得測量物理數(shù)據(jù)并通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對待測目標(biāo)物體的高度、水平距離等數(shù)據(jù)的快速、精確和數(shù)字式的測量。

1 理論分析與計(jì)算
1．1 設(shè)計(jì)原理分析及計(jì)算
小車自動測高測距的過程及相關(guān)參數(shù)如圖1所示。當(dāng)小車停放在A點(diǎn)時，遙控小車的裝置調(diào)整角度，使測量光點(diǎn)定點(diǎn)到C點(diǎn)，測量并存儲此時的角度α；之后，遙控控制小車前進(jìn)，使小車沿直線行進(jìn)到達(dá)B點(diǎn)，并再次調(diào)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(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出待測目標(biāo)的高度H及小車距離待測目標(biāo)的距離S，計(jì)算式如下式(1)所示。

1．2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
從測量過程看，需要進(jìn)行測量的數(shù)據(jù)有角度α、角度β和小車行進(jìn)距離L。通過對器件的反復(fù)比較，在本設(shè)計(jì)中，采用安裝在舵機(jī)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(jī)作為主要控制單元，來控制小車直線行進(jìn)、舵機(jī)轉(zhuǎn)動定點(diǎn)、角度及距離數(shù)據(jù)的獲取和計(jì)算及測量數(shù)據(jù)的LCD顯示等。