简易数字照度计-2)[试题]

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1、西安邮电大学生产实习报告书系部名称:学生姓名:专业名称:班级:电子工程学院xxx(33333)电子科学与技术3333间:2013年3月11日至2013年3月22日简易数字照度计一.设计目的1.利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号。2.利用A/D转换器ICL7107将输入的模拟电压信号转化成数字信号。3.通过LED共阳极数码管将该输出值直接显示，出此构成数字照度计。二.设计思路照度是受光照平面上接受的光通量的面密度。数字照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器，是光学测量中用得最多的仪器之一。本设计的照度计由光度头

2、和读数显示器两部分。1.光度头的设计光度头又称光探头，主要是接受光信号，然后通过硅光电池把它转化成电信号，再通过分压电路转化成A/D转化器可接受的信号。光度头由硅光电池、电阻和滑动变阻器组成，如图1所示。R】反馈电阻，R为可调电阻，LF411为运算放大器。可调电阻R。外接数字电压表：1.显示器的设计显示器把模拟信号转化成数字信号，并通过数码管显示出相应的照度值。主耍由A/D转化器7107,共阳极数码管构成。如图。其中：C3和R。构成输入端阻容滤波电路，Ro和R,,构成分压电路，Ro和cs分别是积分电阻和积分电容，C

3、2和G分别为基准电容和自动调零电容，分别为振荡电阻和电容。（需要改）一.器件清单名称型号数量（个）硅光电池1A/D芯片ICL71071运放LF411CN1电阻24kQ1120kQ1330Q11MQ1470KQ1可变电阻器500KQ1100KQ1200KQ1电容1OOPF1CBB电容O.OluF10.1Uf11uF10.047uF10.22uF1共阳极的数码管4一.设计原理该数字照度计利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，通过7/2双积分型A/D转换器ICL7107,对输入的模拟电压、参考电压分别进行两次积分，将

4、输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后再利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字型输出，最后由数码管将该输出直接显示。1.硅光电池光电信号接收端的工作原理图3是光电池的工作原理框图，光电池把接收到的光信号转变为与Z成正比的电流信号，再经I/V转换模块把光电流信号转换成与之成正比的电压信号。当发送的光信号被正弦信号调制时，则光电池输出电压信号中将包含正弦信号，据此可通过示波器测定光电池的频率响应特性。-5V图3光电池光信号接收框图2.双积分型A/D转换器ICL7107的工作原理ICL7107时钟信号源。的原理框图如

5、图，它包括积分器、比较器、计数器、控制逻辑和图4双积分型A/D转换器原理结构积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号屯压和基准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结呆作为数字电路的控制信号。时钟信号源的周期t作为测量时间间隔的标准时间。它是由内部的两个反向器以及外部的R、C组成的。其振荡周期匸2.2RC。计数器对反向积分过程的吋钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。分频器用來对时钟脉冲逐渐分频，得到所需的计数脉冲工和共阳极LE

6、D数码管公共电极所需的方波信号fco译码器为BCD-7段译码器，将计数器的BCD码译成LED数码管七段笔画组成数字的相应编码。驱动器是将译码器输出的对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动相应笔画的方渡。控制器的作用有：一是识别积分器的工作状态，适时发出控制信号，使各模拟开关接通或断开，A/D转换器能循环进行；二是识别输入电压极性，控制LED数码管的负号显示；三是当输入电压超量限吋发出溢出信号，使千位显示“1”，其余码全部熄灭。锁存器用来存放A/D转换的结杲，锁存器的输出经译码器译码后驱动LEDo它的每个测量周

7、期包括自动调零(AZ)、信号积分(1NT)和反向积分(DE)3个阶段。第一阶段：自动调零阶段。转换开始前(转换控制信号Vo=0),先将计时器清零，并接通开关Sz,使积分电容C完全放电。第二阶段：信号积分。令开关S,合到输入信号VIN—侧，积分器对V。N进行固定时间丁，的积分，积分结果为西击上式说明，在T1固定条件下V0与Vin成正比。第三阶段：反向积分。令开关S,传至参考电压V。EF—侧，积分器反向积分。如果积分器的输出电压上升至零时，所经过的积分时间为T2,则可得故有：t2=尹VrNVRFT可见，反向积分到V0=

8、0的这段时间T2与VIN成正比。时钟脉冲的周期为R,计数器在T2时间内计数值为N,T2=NTc,则有分析可知：Tl、Tc、VREF均固定不变，计数值N仅与Vin成正比，实现了模拟量到数字量的转变。下面介绍A/D转化过程的时间分配。假设时钟脉冲频率为40kHz,毎个周期为4000TC,如图5所示，每个测量周期屮3个阶段工作自动循环。111■111X2000个丄