光照强度自动检测显示系统设计

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1、设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。二、设计任务要求：设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）1、方案的设计根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；1）自己设计至少

2、三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1.含各种元件参数的计算过程或依据2.选定最接近计算结果的元件规格）；5）设计结束后，进行仿真调试。2、仿真调试方案利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；给出系统整机电路图（利用

3、PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。3、完成课程设计报告。一、设计所需基础知识及工具1、基础知识电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。2、设计工具电子电路EDA仿真软件：Multisim电子线路设计软件：AltiumDesigner09二、方案设计及其论证（包含课题的功能与指标分析、电路的结构组成方框图、各部分单元电路间关系、单元电路方案设计考虑）4.1、课题功能与指标分析：本次课题设计主要是为了实现光照强度的自动检测与分档显示和报

4、警。首先，必须设定分档环境，可用三种环境状态分四档。环境状态光敏电阻电阻值太阳光直射R1=240Ω室内日光灯R2=1.5kΩ黑衣物包裹R3=150kΩ其次，将光敏电阻电阻值与上述三种状态下阻值进行比较，实现分档显示和报警。档次光敏电阻电阻值显示状态黑暗RX>R3三管都不亮弱光R2

5、准电阻分压。3）比较电路。比较器的两个比较端一个从光敏电阻一端引出，接入比较器负比较端，另一个从三个基准电阻分压端引出，接入比较器正比较端。若光敏电阻比较端阻值大于基准电阻，则分压也大于基准电阻，比较器输出为负，反之亦然。4）显示报警电路。比较器输出端通过限流电阻Rc接发光二极管，同时为防止比较器无法驱动发光管，输出端通过上拉电阻Rb接电源，以提供足够功率。最小基准电阻发光管并联蜂鸣器。4.3、各部分单元电路间关系:为了分析各部分单元电路之间的关系，我以信号流程做主轴，分析如下：1）信号采集，光敏电阻处于被测环境感光，会有一感光阻值，计为RX（原理图中用两个滑动变阻器代替）。这样就

6、把被测光信号转化为电信号。2）信号测量，为了知道光敏电阻的阻值在所分的哪档之间，需要进行测量比较。分压电路和比较电路就是完成此功能。光敏电阻和基准电阻分别分压接入比较器两端（实际上是被测信号与基准信号比较）。由于另一分压电阻相同，电阻大的分压就多。比较结果反映在比较器的输出端。采用了三个比较电路比较，就可以确定光敏电阻在四档的哪一档。3）信号表达，通过比较器出来的是电压信号，为了使人能直接感知，接上发光二级管。高电压即点亮发光二级管。4.4、单元电路方案设计考虑：设计时须对整个系统进行全面综合考虑。以完成课题功能要求为前提，尽量使电路简单清晰。按照前面分析，首先应将系统分为三个模块

7、，其中测量显示电路重点设计分析如下：1）电源部分：为了驱动比较器，电源电压设置为12V2）分压电路：为了便于分压比较，另一分压电阻Ra均设为相同值3）比较电路：为了符合正常逻辑思维，应该设定光照越强，亮的发光管越多。所以才将光敏电阻分压端接入比较器负比较端。光最强时，电阻最小，分压最少，比较器负输入端都小于正输入端，比较器输出都为正，三个发光管都亮。4）为了实现光敏电阻精确连续分压，仿真时用两个滑动变阻器代替，一个粗调，一个细调。5）显示电路：为了驱动发光管，应设置上