电子综合实验实验报告(光照强度检测仪)技术方案.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： 一、摘 要 本实验中采用光敏电阻为光传感器，利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。具体方法是将两路光敏电阻支路并联接入电路中，其中一路串接一固定电阻，另外一路分别串接电位器，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使得电路的输出电压而变化。根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系，分别对两路电压值进行采集得到某一光强度下对应的模拟电压，将模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过译码器使两位数码管将光强值显示出来，相应地控制点亮对应的小数点以显示光强的方位。? 通过硬件的焊接、静态和动态调试，作品最终很好地实现了实验任务和要求，在近似无光照时数码管显示为0，正常工作时能检测两个不同方位的光强并通过两位数码管将最大数值显示出来，而两个小数点的不同组合显示对应方位。? ?? 关键词：光照强度；检测仪；设计实现 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 设计由光敏电阻接入电路、比较器电路、模拟选择器接入电路、比例放大电路、模数转换电路和数码管显示电路六个部分组成，光敏电阻接入电路将光照强度转化为电信号（电压值），经比较器判断出哪个方向的光照强，再由模拟选择器将光照强路的电压输出值经比例器放大传给模数转换器，由模数转换器把模拟量转化为数字量，然后通过译码芯片，最后在数码管上显示出强光方向的光照强度值。 方框图如下： 图1 四、电路单元参数的选定和设计实现 4.1 光敏电阻模块 如图2所示，采用2路光敏电阻支路并联，其中一路串联固定电阻，而另外一路分别串联一个电位器，均接在VCC和GND之间，采样电压为两个光敏电阻两端所加电压X1、X0，对于这两路电压值比较后把最大值输送给ADC0804转化为数字信号，通过数码管显示出来。其中电位器的作用是在后期的调试过程中，使得在外界给予两个方向的光敏电阻同样强度 图2 4.2比较器模块 比较器模块采用LM393双路比较器，电路图如图3： 图3 4.2模拟选择器以及调零放大模块 CD4051相当于一个单刀八掷开关，控制X0-X7八个通道的开通和关断，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。本设计方案中将OUTB接到A上，当OUTB为高电平时，选择X1通道输出，当OUTB为低电平时，选择X0通道输出，通过X输出端传送给数模转换器ADC0804芯片。 由于光照为零时，输出电压最大，所以要使此时AD模块输入为零，运算放大器要接成反相加法器，以实现光照为零时显示为零，光照增加时AD输入电压增加。同时为了调试方便，反相输入的负压要可以调节，以实现调零。反馈电阻也可以调节以改变放大倍数。 电路图如图3： 图3 4.3模数转换模块 在实验方案中，将CD4051循环输出的模拟电压接到ADC0804的6管脚输入，通过它转换为数值信号，通过八个管脚DB0—DB7通过译码器进而控制两位数码管的显示。?电路图如图4： 图4 4.4数码管显示模块 数码管显示模块采用MC14495译码芯片，将数字量转化为十六进制数并在数码管上显示:。 实际仿真中没有MC14495的芯片，故采用7448，电路图如图5： 图5 五、装调测试过程 5.1 测试仪器 （1）示波器；TDS3502B 500MHz （2）电源：EM1712 DC 5.2 测试步骤 1.测量AD转换模块，ADC0804输入端接5V电压，数码管输出FFH，接地，则显示00H，说明AD转换模块以及数码管显示模块正常工作； 2.调节OP07调零放大电路，当光照强度为0LUX时，调节滑动变阻器RV3，是数码管为00H；测试OP07是否正常工作，如图6所示： 3.当光照强度为日光下，即100LUX时，调节滑