基于labview平台光电检测系统的设计实验指导书new

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1、实验三基于LabVIEW平台光电检测系统设计一、目的和要求和主要内容基于LabVIEW的光电信号采集和控制是光电信息与技术专业实验的设计性实验,其目的在于加深对光电信息与技术理解，提高解决实际问题的能力。要求学生在学好理论前提下，培养自己具有一定的动手操作能力，所设计的采集系统应包含：电路板的设计，电路的制作，光电发射、接收和采集电路，光电信号的控制等。应用到Protel,Labview等软件。掌握基本放大电路的设计和计算机数据采集和控制的Labview编程。二、数据采集系统的软、硬件介绍2.1LabVIEW的介绍LabVIEW(LaboratoryVirtua

2、lInstrumentEngineeringWorkbench)是一种基于图形编程语言(G语言)的开发环境。主要用于仪器控制、数据采集和数据分析等领域。它与C、Pascal、Basic等传统编程语言有着诸多相似之处，如相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具，以及层次化、模块化的编程特点等。但二者最大的区别在于:传统编程语言用文本语言编程；而LabVIEW使用图形语言（即，各种图标、图形符号、连线等）以框图的形式编写程序。用LabVIEW编程无需具备太多编程经验，因为LabVIEW使用的都是测试工程师们熟悉的术语和图标，如各种旋钮、开关、波形图等，界面非常直

3、观形象，因此LabVIEW对于没有丰富编程经验的测试工程师们来说无疑是个极好的选择。2.2Protel的介绍Protel99SE是ProtelTechnology公司系列软件的一个版本，是一种基于Windows平台的32位电路设计自动化系统。它能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。Protel的特点在于具有丰富多彩、功能强大的编辑功能；迅速便捷的自动化设计能力；完善有效的检测工具；灵活有序的设计管理手段；庞大的原理图元件库、PCB元件库和卓越的在线编辑元件功能；良好的开放性等等。因而今天的Protel最新产品已不是单纯

4、的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。2.3NIPCI-6221数据采集卡介绍美国NI公司的PCI-6221是一个廉价的多功能M系列数据采集(DAQ)卡，。此卡适合应用于多种不同的行业。它顾及到5X的高速M系列设备更加快速的采样率和4X的高精确度M系列设备的14优越测量准确性。三、光电采集和控制电路的设计3.1设计思想实验中设计的电路分为两大部分：采集电路和控制电路。采集电路由发射部分和接收部分组成，这两部分是相对独立的。发射部分通过接收来自PC机输出的变化信号，经过放大电路放大后，将变化反应到红外发光二极管，由红

5、外发光二极管把变化的电信号转化为光信号输出。接收部分由光敏二极管接收来自红外发光二极管的光信号，把光信号转化为微弱的电信号，再通过放大电路，把电信号放大到数据采集卡接收的范围，然后通过数据采集卡将变化的电信号采集进入PC机，由LabVIEW对采集到的信号进行处理。控制电路由继电器和发光二极管组成，通过PC机输出的两路信号，控制继电器的开关，从而控制LED的有序变化。3.2采集电路设计和静态工作点计算3.2.1发射电路原理红外发射原理图如图3-1所示。在没信号输入时，电流由Vcc输入后，一部分电流经过二极管和R1由三极管的基级进入，另一部分电流经两个红外发光二极管

6、由三极管的集电极进入。若三极管的基极电流为，集电极的电流为，则和的关系是，是三极管基极与集电极的电流放大系数，由于是固定的，因此，当信号从Vin+输入改变三极管基极电流，可以使三极管的集电极电流发生相应的变化，从而使连接三极管集电极的两个红外发光二极管的发光强度也发生相应的变化，从而达到电光转换的效果。3.2.2发射电路静态工作点计算由于购买的红外发光二极管和光敏二极管没有型号，必须对红外发光二极管的工作点进行假设：设，，已知工作电压，。因为很少，所以要取最佳的静态工作点，设，因此，(3-1)14。(3-2)因此，要使发射电路的三极管工作在，的工作点上，则电阻和

7、应该选和。3.2.3接收电路原理红外接收电路原理图如图3-2所示。和发射电路的原理相同，当光敏二极管接收到来自红外二极管变化的光强信号时，其光电流也发生改变，从而使三极管基极电流随着光强信号发生变化。根据，会发生相应的改变，由于，是三极管的基-射级电压，当发生变化，输出信号即也作出相应的改变。因此，红外接收电路实现了电光转换的功能。图3-1红外发射电路原理图图3-2红外接收电路原理图3.2.4接收电路静态工作点计算设、、、、，则，(3-3)。(3-4)因此，要使接收电路在，的工作点上工作，则和应该选和14。3.3继电器控制电路图3-3继电器控制电路图继电器控制电

8、路图如图3-3所示，当I