电子综合实验实验报告-13(光照强度检测仪)

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1、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：20110824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

2、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：数字式光照强度检测仪的设计实现2.

3、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±3LUX（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。1、光照传感器采用光敏电阻；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

4、±3LUX，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）室内日光灯开启时，光强值显示为63（十六进制）；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

5、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mul

6、tisim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50Ω，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P1.4端口发送2个左右的超声波

7、信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12us左右，同时把计数器T1打开进行计时。图4系统软件程序流程图五、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；TDS3502B500MHz（2）电源：EM1712DC5.2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

8、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）超声波发射和接收采用Φ15的超声波换能器TCT40-10F1（T发射）和TCT40-10S1（R接收），中心频率为40kHz，安装时应保持两