單穩態觸發雷達伺服系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于通信電子領域，涉及一種單穩態觸發雷達伺服系統。
【背景技術】
[0002]激光雷達能夠對大氣中的氣溶膠、二氧化碳、臭氧、水氣等進行高時空分辨率、實時、大范圍地測量，因此越來越受到環保和氣象部門的重視。目前，用于氣象要素和環境污染檢測的激光雷達技術發展很快。激光雷達必定會在大氣參數和環境污染檢測方面扮演重要的角色。要使激光雷達的測量范圍盡可能的大，必須控制好雷達光電倍增管(PMT)門控的開關門時間，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的應用和推廣。
[0003]激光雷達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，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PMT接收回波就會對PMT造成損害。
【發明內容】
[0004]為克服現有技術存在的技術缺陷，本發明公開了一種單穩態觸發雷達伺服系統。
[0005]本發明所述單穩態觸發雷達伺服系統，其特征在于，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩態觸發器連接，還包括單片機，所述單片機與單穩態觸發器控制連接，所述單穩態觸發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，所述單穩態觸發器為74LS221。
[0006]優選的，所述輸出器件為光電倍增管。
[0007]優選的，所述單片機為AT89S52。
[0008]優選的，所述輸入光親為4N25。
[0009]采用本發明所述的單穩態觸發雷達伺服系統，針對激光雷達光電倍增管門控的特點，實現了雷達門控系統的軟件控制，調節方便，精度高，有利于提高激光雷達的自動化工作程度和工作穩定性。且基于單片機的控制系統成本較低、運行可靠，可有效促進激光雷達大量實際應用。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明一種【具體實施方式】結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0012]本發明所述單穩態觸發雷達伺服系統，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩態觸發器連接，還包括單片機，所述單片機與單穩態觸發器控制連接，所述單穩態觸發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，所述單穩態觸發器為 74LS221。
[0013]激光雷達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，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端是下降沿觸發關門，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，脈沖的前沿調節在QSWITCH信號之前，這個時候PMT就關門了，直到脈沖的后沿才觸發PMT開門，在這之后PMT就一直開門。
[0016]通過單片機控制單穩態觸發器的延時時間，并用上位機進行軟件控制，實現了精確延時，調節非常方便。
[0017]本系統以單片機為核心，按照規定的協議，上位機通過串口給單片機發送相應的指令，單片機再調節單穩態觸發器中的數字電位器的值，從而輸出相應的延時脈沖到光電倍增管門控，實現開門或者關門。
[0018]系統功能框圖如圖1，采用AT89S52單片機作為控制核心，控制系統主要包括數字電位器、光電耦合器、單穩態觸發器、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，片內含8k BytesISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，256bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及51系列單片機引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。
[0020]DS1804 NV微調電位器是非易失數字電位器，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節應用提供了一個理想的途徑，使外部元件最少。根據需要可以將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節，這三個端口提供有增/減計數控制接口，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，該器件提供工業級工作溫度范圍。DS1804采用3V或5V供電，非常適合便攜式應用。
[0021]由于是采用三線控制，所以與單片機的接口非常簡單方便，只需要用占用AT89S52的3個并口即可以實現對它的控制。
[0022]光電親合器4N25是一種經濟型光電親合器，體積小，壽命長，無觸電，抗干擾性能強，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。其開關時間是2 us，能夠滿足要求。
[0023]74LS221是一個雙單穩多諧振蕩器，每路有三個前沿或后沿觸發輸入，A腳是低電平觸發脈沖輸入端；B腳是高電平觸發脈沖輸入端，且輸入端帶施密特觸發器，增強了抗干擾能力。輸入端內部的鎖存電路也使得其對VCC噪聲有很強的抗干擾能力。CLR端利用定時器件能夠在預先設定的時間強行終止輸出脈沖，也可以作為觸發輸入端使用。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字電位器。通過控制數字電位器就可以調節單穩輸出端的脈沖寬度。
[0024]把激光器的FLASHLAMP觸發信號經過一級單穩延時一定的時間，再經過二級單穩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的關門，后沿控制開門。
[0025]將激光器的QSWITCH觸發信號經過一級單穩延時輸出到二級單穩，得到的脈沖信號經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觸發信號也用作采集卡和光子計數卡的觸發信號，分別通過一級單穩和二級單穩輸出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字電位器的增減，采用串口通信，并規定了可靠的協議。AT89S52具有2個全雙工串行通信口，可以與PC機進行串口通信。由于PC機的串行口是RS-232標準的接口，其輸出在電平上和采用TTL電平的MCU在接口時會產生電平不同的問題。采用MAX232電平轉換芯片，來實現TTL電平和RS232接口電平之間的轉換。
[0028]前文所述的為本發明的各個優選實施例，各個優選實施例中的優選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優選實施方式為前提，各個優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僅是為了清楚表述發明人的發明驗證過程，并非用以限制本發明的專利保護范圍，本發明的專利保護范圍仍然以其權利要求書為準，凡是運用本發明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.單穩態觸發雷達伺服系統，其特征在于，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩態觸發器連接，還包括單片機，所述單片機與單穩態觸發器控制連接，所述單穩態觸發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，所述單穩態觸發器為74LS221。2.如權利要求1所述的單穩態觸發雷達伺服系統，其特征在于，所述輸出器件為光電倍增管。3.如權利要求1所述的單穩態觸發雷達伺服系統，其特征在于，所述單片機為AT89S52。4.如權利要求1所述的單穩態觸發雷達伺服系統，其特征在于，所述輸入光耦為4N25o
【專利摘要】本發明所述單穩態觸發雷達伺服系統，其特征在于，包括輸入光耦，所述輸入光耦與單穩態觸發器連接，還包括單片機，所述單片機與單穩態觸發器控制連接，所述單穩態觸發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，所述單穩態觸發器為74LS221。采用本發明所述的單穩態觸發雷達伺服系統，針對激光雷達光電倍增管門控的特點，實現了雷達門控系統的軟件控制，調節方便，精度高，有利于提高激光雷達的自動化工作程度和工作穩定性。且基于單片機的控制系統成本較低、運行可靠，可有效促進激光雷達大量實際應用。
【IPC分類】G01S7/02
【公開號】CN105629204
【申請號】CN201410700263
【發明人】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