自触发脉冲激光测距飞行时间测量研究
如图所示，CPLD完成飞行时间计数测量的功能，单片机读取计数结果并进行数据处理，最终的结果显示在液晶显示屏上。CPLD内的电路主要由两个计数器组成，Counter1为9bit的计数器，对自触发脉冲激光测距的周期信号ST进行计数，得到首尾相接的N个测距周期对应的起止时刻，对应的时间间隔TN=NT0，系统中可以自己设定N的值。Counter2为16bit计数器，对N个测量周期的时间间隔NT0进行计数测量，输出计数结果Nm。采用50 MHz晶振通过锁相环6倍频获得300MHz的时钟频率，作为时间测量计数的基准时钟频率。单片机读入计数结果，进行数据处理后将最后的结果显示出来。单片机采用Cygnal公司的C8051F系列，与8051的指令集兼容，单数据处理速度更快，有利于脉冲激光测距仪的高速度应用。
如图3所示，假设时间测量的计数基准时钟周期为Tm，则：
其中fm=1／Tm为飞行时间测量计数基准时钟频率。
任意取N=256，fm=300 MHz代入，忽略电路延时τ，可以计算得到Dmax=64 M，δD=0．98 mm。即该设计通过运用CPLD可以得到的飞行时间测量系统的理论计算值可达到最大量程64M，测量精度0．98mm。
3 结论
自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法。该方法克服了传统脉冲激光测距测量精度和测量速度之间的矛盾，容易获得高精度的测距结果。文中讲述自触发脉冲激光测距原理及其光电脉冲的时序逻辑，设计实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距飞行时间测量系统。理论计算表明利用CPLD设计自触发脉冲激光测距飞行时间测量电路是一种很好的方案。它可以使计数时钟工作在较高的频率，并且结构简单，可靠性高，体积小，功耗低，成本低廉。在测量距离64 M的范围内可以达到0．98 mm的测量精度，远高于传统的激光测距，尤其适合便携式，高精度激光测距应用。
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