基于ARM单片机的自动测高测距小车的研究与设计

摘要：生活中许多目标的高度和水平距离需要进行测量。目前主要的测量方法，仍以传统的皮尺丈量为主，测量效率不高，有时还很不方便，没有技术成熟的数字式测高测距产品。以基本的数学方法为理论依据，利用遥控小车做为载体，采用角度传感器测量角度、霍尔传感器测量水平距离等，通过单片机LM3S615进行数据计算，实现了对待测目标物体的高度、水平距离等数据的快速、精确和数字式的测量，高度测量精度可达99．06％，水平测量精度则可迭98．06％。
关键词：测高；测距；LM3S615；角度传感器；霍尔传感器；LCD液晶显示

目前，国内外对于测高、测距的研究主要集中在基于对卫星、雷达等信号进行的处理，其应用范围主要集中在军事、海洋或地质等数据的测量及勘测。应用于解决日常生活的研究则很少，比如测量难于用传统方法测量的定目标高度、水平距离等。即使有研究也主要是采用机械方法或对传统方法进行改进或修缮。目前发达的电子信息科学技术，给这些日常生活中的高度和距离测量，提供了新的思路和解决方案。本设计将利用遥控小车做为测量工具，分别采用角度传感器、霍尔传感器等传感器来获得测量物理数据并通过单片机进行数据处理及计算，从而实现对待测目标物体的高度、水平距离等数据的快速、精确和数字式的测量。

1 理论分析与计算
1．1 设计原理分析及计算
小车自动测高测距的过程及相关参数如图1所示。当小车停放在A点时，遥控小车的装置调整角度，使测量光点定点到C点，测量并存储此时的角度α；之后，遥控控制小车前进，使小车沿直线行进到达B点，并再次调整测量装置，使测量光点再次定点到C点，并测量记录此时的角度β。并对从A到B的行进距离L进行测量和记录。利用以上数据，就可以计算出待测目标的高度H及小车距离待测目标的距离S，计算式如下式(1)所示。

1．2 系统设计思想
从测量过程看，需要进行测量的数据有角度α、角度β和小车行进距离L。通过对器件的反复比较，在本设计中，采用安装在舵机上的激光光源作为定点C点的装置；采用角度传感器来进行角度的测量；采用霍尔传感器作为距离测量的传感器；采用单片机作为主要控制单元，来控制小车直线行进、舵机转动定点、角度及距离数据的获取和计算及测量数据的LCD显示等。