基于STM32和CPLD的激光测距板测试系统

发布时间：2017-09-30 14:36

  本文关键词：基于STM32和CPLD的激光测距板测试系统

  更多相关文章： 激光测距板 测试系统 信号模拟器 CPLD STM32

【摘要】：激光测距板的大规模生产中,人工质量检测和功能验证不仅耗时而且效率较低,对自动化测试设备有较大的需求。激光测距板自动化检测系统的关键在于关键位置的信号采样和测距功能信息的获取。然而,这些信息通常很难得到,因为激光测距一般是在户外进行,需要较大的空间和不同距离的靶标。为解决上述问题,本文,首先对该课题的研究背景和研究现状进行了综述,并从理论上分析了激光测距和激光测距板测试的原理。其次,设计了一种模拟激光飞行距离的信号模拟器,它可以模拟激光从脉冲触发到雪崩型光电二极管探测接收回波的飞行时间,在此基础上,完成了系统的总体架构设计。再次,基于STM32控制器和CPLD设计、实现了激光测距板的测试系统,完成了系统A/D、D/A模块、串行通信模块、频率测量模块等各模块的软硬件设计。同时,为本系统设计、实现了基于MFC的上位机软件。最后对本系统各模块进行了测试,并对测试结果进行了分析和总结。本课题中,主要有两点创新和改进：首先,采用一种新的策略来模拟测距靶标的距离,即采用基于CPLD的定时控制单元,控制高速模拟开关的通断状态,从而可以精确地模拟激光的飞行时间。将D/A模块用于控制所述激光回波电脉冲的幅度,从而产生自带的高精度时间差和振幅可调型激光回波电脉冲。通过这些,激光距离模拟源可以在室内模拟不同距离的目标。其次,上位机软件借助专家系统的思想根据激光测距板的关键测试点的电压、频率信号和激光测距的测量信息,诊断测距板的功能和质量,使得它可以在室内进行高效率的测试和维修。实验表明,该测试系统在质量检测、功能验证以及它的模拟测距方面表现良好。该系统在大规模生产的激光测距板的自动检测方面有较大的应用前景。
【关键词】：激光测距板 测试系统 信号模拟器 CPLD STM32
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景和意义8
• 1.2 国内外的研究现状8-9
• 1.3 研究目的和主要内容9-10
• 1.3.1 研究目的9
• 1.3.2 主要内容9-10
• 1.4 本文的章节安排10-12
• 第二章 系统原理与架构12-30
• 2.1 激光测距原理12-21
• 2.1.1 脉冲式激光测距原理12-13
• 2.1.2 激光发射、接收高压驱动原理13-18
• 2.1.3 激光大气传输特性分析18-19
• 2.1.4 激光测距性能方程19-21
• 2.2 方案分析21-27
• 2.2.1 需求分析21
• 2.2.2 方案选型21-22
• 2.2.3 芯片选型22-23
• 2.2.4 关键信号测量方案分析23-24
• 2.2.5 距离模拟源的设计24-25
• 2.2.6 激光测距板检测点的选取25-27
• 2.3 系统总体架构27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 系统的硬件设计30-40
• 3.1 电源模块30
• 3.2 信号采集调理模块30-33
• 3.3 继电器控制模块33
• 3.4 CPLD最小系统33-34
• 3.5 模拟回波模块34-35
• 3.6 MCU最小系统35-36
• 3.7 RS232通信模块36-37
• 3.8 PCB设计37-38
• 3.8.1 抗干扰设计37
• 3.8.2 器件布局、布线37-38
• 3.9 本章小结38-40
• 第四章 基于CPLD/MCU的软件设计与实现40-58
• 4.1 基于CPLD/MCU的软件设计流程40-41
• 4.1.1 总体流程40
• 4.1.2 模拟测距的流程40-41
• 4.2 软件开发工具41-42
• 4.3 基于CPLD的软件设计与实现42-44
• 4.3.1 串行通信模块设计与实现42-43
• 4.3.2 计时器模块设计与实现43-44
• 4.4 通信协议的设计与实现44-45
• 4.5 基于MCU的软件设计与实现45-56
• 4.5.1 系统资源分配45
• 4.5.2 主程序框架45-47
• 4.5.3 中断程序框架47-49
• 4.5.4 ADC、DAC模块49-51
• 4.5.5 串口通信模块51-53
• 4.5.6 频率测量模块53-54
• 4.5.7 GPIO模拟串行通信54-56
• 4.6 本章小结56-58
• 第五章 基于MFC的上位机软件的设计与实现58-68
• 5.1 功能需求分析58
• 5.2 主控界面设计58-60
• 5.3 主要类和函数的设计60-61
• 5.4 故障诊断模块的设计与实现61-66
• 5.4.1 基于二叉树表示的故障分析方法61-63
• 5.4.2 基于文本文件的故障表示方法63-64
• 5.4.3 面向故障描述文件的故障定位方法64-66
• 5.5 本章小结66-68
• 第六章 系统测试与分析68-74
• 6.1 测试方案68-69
• 6.1.1 测试环境68
• 6.1.2 被测对象68-69
• 6.2 测试过程69-71
• 6.2.1 测试板测试69-70
• 6.2.2 上位机测试70-71
• 6.2.3 故障诊断测试71
• 6.3 结论71-72
• 6.4 本章小结72-74
• 第七章 总结与展望74-76
• 7.1 工作总结74
• 7.2 主要创新点74
• 7.3 进一步研究思路74-75
• 7.4 前景展望75-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士学位期间所获成果80-82
• 附录A 激光测距检测板PCB82-83
• 附录B 激光测距检测板原理图83-84
• 附录C 被测激光测距板原理图84-85
• 附录D 激光测距板测试系统支架85

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本文编号：948783