研究报告《基于鼠标芯片的光电门计时系统的设计与制作》

《研究报告《基于鼠标芯片的光电门计时系统的设计与制作》》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、附录研究报告基于鼠标芯片的光电门计时系统的设计与制作目录1引言11.1问题的提出及研究意义11.2实验室中常见的光电门11.3研究任务和方法22光电门的硬件设计22.1红外对管的工作原理22.2电路设计32.3鼠标按键工作原理32.4光电门的电路调试42.5组装后的光电门系统43光电门的软件设计54光电门可靠性的评估65结束语7参考文献8基于鼠标芯片的光电门计时系统的设计与制作赵宏宇任青馨陈文泰【摘要】用废旧的鼠标芯片、红外线发射二极管和接收管改装成测量时间的计时系统。本文从硬件电路的设计和软件程序的编写两个方面阐述这种计时系统的设计和制作，并与现行的光电门计时系统

2、进行实测对比，说明这一系统的可靠性及其实用价值。【关键词】鼠标芯片光电门红外对管高中物理实验改进1引言1.1问题的提出及研究意义现行的中学物理教材人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》必修1.2010年4月第3版中可以用光电门计时系统做一些与时间测量或和计数有关的实验，测量时间可以间接测速度、加速度、动能、动量等物理量，用打点计时器和光电门测量这些物理量，可以帮助学生学习深入理解这些重要的物理量，使得物理的学习有实际意义。现行的中学物理实验，在标准配置中，对时间的测量主要有秒表和打点计时器，光电门和数字毫秒计时器在普通中学只有一两套，数字实验室更是屈指可数，而且仅

3、作为演示用，学生没有动手体验的机会。现在普通中学基本上都有专用的计算机教室，配备一定数量的计算机，几年之后，就会累积一定数量废旧的鼠标。研究这些鼠标，发现鼠标芯片坏的很少，绝大部分是按键损坏。本设计可以利用这些鼠标和红外线对管改装成一个光电门系统，连接电脑就可以轻松测量时间，让这些鼠标重新发挥作用，而且操作简单，成本低，可以让更多的学校使用这种光电门测量时间。1.2实验室中常见的光电门1.2.1光电门主要有以下三种方式组成由光敏电阻和普通小电珠组成。这种光电门容易受环境光线的影响；由光敏电阻和高亮度LED组成阎心语;新型气垫导轨光电门的制作[J];《发明与创新(中学

4、时代)》2010年05期，制作时需要根据不同的色光的LED调节限流电阻。采用LED作为光源，能耗小，寿命长，大大减小了仪器的故障率；第7页共3页由红外线发射二极管和接收管（以下简称红外对管）组成。这种红外对管功耗小，性能稳定，不受其他频率光的影响。现在使用的光电门多是红外线对管，第一种已经淘汰。如果要演示挡光的情况，可以考虑用第二种光电门。本设计采用第三种光电门。1.1.1数字毫秒计时器数字毫秒计时器现在主要以单片机为核心进行信号处理，启动与停止控制信号经计时方式选择单元后，转换成一个TTL电平，其高电平为打开单片机中的计时器；低电平则为关闭单片机中的计时器。计时数

5、据经单片机计算后，按最佳显示方式显示计时结果。测量范围0.001～99999ms，准确度±0.5ms，最高分辨率0.001ms。这种数字毫秒计时器至少上百元。1.1.2数字实验室朗威®数字化信息系统实验室V6.5《用户手册》数字化实验室(DISLab)是由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成的设备和与之配套的相应的实验仪器装备组成的实验室。最近国内生产这样的系统已开始增多，但就其价格方面的原因，能广泛推广到各种级别的学校还是比较困难，尤其是普通中学。1.2研究任务和方法研究红外线发射二极管和接收管的工作原理，设计具体的实验电路；研究鼠标工作的原理，尤其

6、对鼠标的左键、右键和中键深入研究，设计如何将光电门与鼠标的联接；研究C#中是如何响应鼠标的按键、移动等操作的。主要采用文献法、实验法完成上述研究。2光电门的硬件设计2.1红外对管的工作原理红外对管是由红外线发射二极管和红外线接收管组成，这两种二极管要配合使用。接收管其实就是光敏二极管，工作原理就是利用光电管受光照和不受光照的状态差别来区分是否受遮挡，有光照即无遮挡时，光电管处于导通态，被遮挡则无光照，光电管则处于截止态。通过上网查阅红外对管使用说明书北京亿学通电子,红外对管说明书,http://wenku.baidu.com/view/f6d0d38a6529647

7、d272852de.html,2010-05-18/2011-09-16第7页共3页，了解到其直径3mm，波长940nm，工作电压1.2V，工作电流20mA，测量距离<20cm，波段为红外光，受可见光的干扰小。在电子市场上买到红外对管，无说明书和标称数据，卖家也不知其工作电压，管子直径可以确认为3mm，白色的为发射管，黑色的为接收管，下述的实际测量数据均以此管为测量对象。1.1电路设计USB接口的鼠标提供的电源电压为5V，红外线发射二极管的工作电压为1.2V，工作电流为20mA，理论计算需要串联一个190的限流电阻才能接入电路。用数字万用表的最大量程20M测量红