电子综合实验实验报告-13(光照强度检测仪).docVIP

电子电路实验3 综合设计总结报告 题目： 数字式光照强度检测仪的设计实现 班级学号：2011082427 姓名：张希希 成绩： 日期：2014.5.21 一、摘 要 （归纳总结实验内容、测试结果） 超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、投射等特性。目前已经广泛应用于小距离测距、机器人检测、车辆倒车雷达以及家居安防系统等流域。基于超声波的障碍物检测系统采用的是压电式超声波放生器，以51单片机为处理器核心。系统包括超声波发射，超声波接收，数码管显示，电平转换，报警提示共5个模块。51单片机产生超声波发射所需的40KHz方波信号，发射部分使用7404反相器做推挽驱动。接收部分使用CX20106对接收到的超声波信号进行放大，整形滤波。蜂鸣器和发光二极管能够提示探测前方一米左右处是否有障碍。数码管能够显示障碍物的距离，精度10%以内，探测距离范围从0.1米到2.5米。整个系统设计合理，灵敏度较高，工作状态稳定，可以应用于倒车雷达以及短距离检测系统之中。 二、设计任务 2.1 设计选题 选题十三： 2.2 设计任务要求 用数码管显示光照强度；设置多个不同方向的光敏电阻，通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方位，在数码管上显示其方位；将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数码管显示，误差范围为LUX（以白天室内日光灯的光照强度为标准定义为100LUX）要求在黑暗中显示00（十六进制），室内光最大显示63（十六进制），用小数点显示光照方向。 2、光强值显示采用数码管； 3、通过比较器实现光强方向的判断，若左侧光强大则数码管小数点亮，若右侧光强大则数码管小数全灭； 4、误差范围为LUX，数模转换器建议选用8位并行转换器件； 5、在无光照（即光敏电阻完全盖住）时，光强值显示为0； 6、在正午（即中午12点）室内日光灯 7、电源采样±5V供电，电路板功耗小于3W； 8、采集显示时间延迟小于3秒。 三、方案设计与论证 （给出系统原理方框图，说明工作过程） 利用51单片机产生40KHz的方波信号，经7404反相器推挽驱动超声波发生器产生超声波。超声波接收部分使用红外线专用接收集成芯片CX20106实现对40KHz信号的放大、滤波、整形，最后产生低电平信号可送给51单片机外部中 断。单片机通过定时器计算发射和接收到超声波信号的时间间隔，再根据超声波在空气中的传播速度，便能够计算出障碍物的距离，再通过数码管显示出来。系统方框图见图1。 图1 系统方框图 此方案没有使用555定时器，降低了系统的开发成本，CX20106电压增益理论最大值为84dB，在一定程度上限制了系统的灵敏度，但也足以满足本选题的技术指标要求，而且硬件电路结构简单，易于实现。 四、电路单元参数的选定和设计实现 （分模块介绍电路设计过程，设计过程的数值计算。如需仿真，给出仿真结果，如果用单片机，给出软件流程图。用multisim或者protel绘制电路图） 4.1 矩形波发生电路 矩形波发生电路由两级构成，第一级由一个运放震荡产生1kHz的方波，输出的方波经过一个电阻分压网络，使方波波形幅度为5V，然后紧跟一个射随电路，前后级隔离，同时设置输出电阻为50 ?，电路如图2所示。 图2 矩形波发生电路 矩形波发生电路参数计算过程如下： 振荡周期 要求，选，，， 仿真第一级输出波形如图3所示。 图3 第一级输出波形 。。。 。。。 。。。 。。。 。。。 4.6 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 　　?? 超声波发生子程序的作用是通过P1.端口发送2个左右的超声波信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12us左右，同时把计数器T打开进行计时。 五、装调测试过程 （测试仪器，测试过程，要有详细的测试步骤，测试数据处理，计算误差，附测试照片） 5.1 测试仪器 （1）示波器；TDS3502B 500MHz （2）电源：EM1712 DC 5.2 矩形波发生电路部分电路测试 矩形波发生电路加正负9V电源电压后，用示波器测试能够输出稳定方波，实际第一级输出波形如图14所示。 图14 第一级输出波形 分压网络和射随后输出波形如图15所示。 图15 矩形波发生电路输出波形 使用示波器观察矩形波发生电路的输出波形，正常工作状态时是1.150KHz的方波信号，幅度为16.2V，经过电阻分压后为10.8V，观察射随电路的输出波形，波形幅度和频率都不发生变化。 六、实验注意事项及主要可能故障分析 （对作品的评估、存在问题、产生问题的原因及解决办法及心得体会）