光强检测系统设计报告

电气电子分设计计本身动态实际教育训练说明显然书题目：光强度测试系统设计部门：部门：信息控制工程学院专业产业：行业：电子信息工程课程水平：学生名称学生名称：学习编号：指导教师：戴乐章2010年12月9日电子设计教育手册1简介.1 2.1基本要求和设计任务和要求.1 2.1基本要求.1 3整体方块图和原理.3 4.1电源电路.5 4.4检测电路.6 4.5数据传输电路.7 4.6 A/D转换电路.8 4.7继电器控制电路.9 5 PCB布局设计.见12.13电子设计教育手册0 1引言在农业生产中对照明强度的要求越来越高为了更好地使用光进行生产必须正确地检测和控制光的强度该设计在此基础上设计了一种简单的光强检测系统。2 2设计工作和要求设计工作和要求2.12.1基本要求：基本要求：设计和制造单片机照明强度控制系统； 包括：(1)硬件原理图(2) PCB图2.22.2主要设备和功能主要设备和功能设备功能STC89C52系统控制最高232cpe串行通信功能驱动器和串行数据接收功能继电器光强度控制数字管实现光强度显示TLC1543 A/D转换光敏电阻为系统提供固定电压电子设计培训指南1 3完整方框图和原理方框图和原理3.1 光强度传感器使用对光的电阻实时采样亮度。通过A/D转换模块收集的模拟信号转换为数字信号，通过串行编程模块将其传递到单片机进行处理。然后用数字管显示，用继电器控制照明，控制照明强度。基于光学传感器STC89C5 2单片机的本控制系统LCD显示键盘继电器光模式开关串行输入电子设计培训手册2 4 4电路原理电路原理4.14.1电源电路电源电路原理图4.1电源模块电源模块原理：本电路通过将USB电流输入输入并通过滤波器、稳压器等将电流转换为稳定电压来为系统供电。4.24.2最小系统电路最小系统电路电子设计培训指南3图4.2 MCU最小系统MCU最小系统工作原理：设计时4个8位I/O端口和12MHz晶体提供时钟信号，开电源重置模式，P2。2标语和采样与处理单元MAX232CPE通信，从12位数值直接传递到89C52，P2.0端口输出控制信号和外部电源构成控制固态继电器输入信号的电路，P0端口连接到液晶显示模块以实现实时照明显示和控制。电子设计教学指南4.34.3显示电路显示电路图4.3数码管显示模块数码管显示原理：数码管按段数分为7段和8段数码管，8段数码管比7段数码管具有一个发光二极管单元(至少一个小数点显示)；可以显示的“8”数可以分为1位、2位、4位等。根据发光二极管装置连接，分为偶极数码管和偶极数码管。共阳数码管是将所有发光二极管的阳极连接在一起形成共同阳极(COM)的数码管。孔阳数码管应用时，必须将共用极COM连接到5V，并在场发光二极管的阴极为低电平时打开相应的场。如果字段的阴极位于较高的级别，则该字段不亮。公共负管是将所有发光二极管的阴极连接在一起，形成共同阴极(COM)的数字管。公用音型数码管应用时，必须将公用极地COM连接到接地GND，当一个场中发光二极管的阳极处于较高水平时，该场就会着火。如果字段的两极是行级，则该字段不亮。为了正确显示数码管，我们使用驱动电路驱动数码管的每个段，以显示我们想要的数字，因此根据数码管的驱动方式，可以分为静态和动态类别。静态显示驱动程序：静态驱动程序也称为直流驱动程序。静态驱动程序意味着每个数码管的每个分段代码由单个微控制器I/O端口驱动，或像BCD代码2-10进制解码器解码一样驱动。静态驱动器的优点是编程简单，显示亮度高。但是，要知道驱动5个数码管静态显示需要58=40个I/O端口，89S51微控制器有32个可用I/O端口，实际应用时需要增加解码驱动器以驱动，从而增加硬件电路的复杂性。电子设计培训指南动态显示驱动器：数码管动态显示接口是单片机中应用最广泛的显示方法之一，动态驱动器连接所有数码管的8个显示行程“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端，为每个数码管的公用极COM添加位选通控制电路，以及实际上，根据单片机的COM侧电路控制，该数码管显示象形文字，因此，只要打开需要显示的数码管的门控控制，该比特就会显示象形文字，因此没有选定的通行证，数码管就不会打开。 动态驱动是通过分时方式控制每个数码管的COM端，从而使每个数码管轮流控制显示。在依次显示的过程中，每个数码管有1 2毫秒的照明时间，由于人的视觉持续性和发光二极管的余光效果，数码管不能全部同时打开。但是，以足够的速度扫描会给人一种稳定的显示数据集，没有闪烁。动态显示器可节省大量I/O端口并降低功耗。4.44.4检测电路检测电路图4.4光强度转换模块光强度转换模块原理：光通过R16光传感器将亮度转换为电信号，并传输到A/D转换模块。电子设计培训指南6 4.54.5数据传输电路数据传输电路图4.5串行编程模块串行编程模块原理：集成串行通信功能驱动程序和串行数据接收功能IC此max232cpe芯片需要5V电源才能工作。主要用于与计算机或微控制器进行串行通信的外围设备。电子设计培训指南7 4.64.6 A/DA/D转换电路转换电路图4.6 A/D转换模块TLC1543简介：TLC1543通过以下几个特殊点：10位精度、11通道、3个内置自检模式、提供转换完成(EOC)信号等由TI开发的交换机容量性AD该芯片与微控制器的接口使用串行接口方法，没有很少引线，与微控制器的连接很简单。图1是TLC1543的针脚示意图。其中A0到A10是11向输入，Vcc和GND分别是电源针脚、REF和REF-分别是参考电源的正负针脚，使用时通常将REF-接收到系统的地面，以满足一些接地要求，从而减少干扰。其馀针脚是TLC1543和CPU的接口。其中CS是片选择，如果不需要片，可以直接接地。I/O锁定是芯片上的时钟端，Adress是地址选择端，Data Out是数据输出端，CPU的I/O端各连接3个。EOC用于表示一次AD切换完成，CPU可以读取数据，该针脚可以根据需要接近CPU上的中断针脚，数据切换完成后，可以向CPU发出中断请求。您还可以将接脚连接至一般I/O接脚。CPU可以查询针脚状态以了解针脚状态，并且可能没有连接针脚。在CPU发出转换到TLC1543命令一段时间后，可以读取数据。模数转换过程：模数转换包括四个过程：采样、保持、量化和编码。在特定时刻测量这些模拟信号称为采样，量化噪声和接收器噪声的影响，并具有相同的采样率。采样脉冲的宽度通常很短，因此采样输出是间歇性的窄max 5.2f fs w t电子设计培训手册8脉冲。要使一个采样输出信号数字化，从采样输出获得的瞬间模拟信号必须保持一段时间的保持过程。量化是将连续振幅的采样信号转换为离散时间、离散宽度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化级别均匀分布，量化噪声平均平方值与量化间隔和模数转换器的输入电阻值相关。编码是将量化的信号编码为二进制代码输出。其中一些过程使用一个电路连续进行采样和维护，或者量化和编码在转换过程中同时进行，所用时间是保留时间的一部分。4.74.7继电器控制电路继电器控制电路图4.7继电器模块继电器模块驱动原理：STC89C52单片机P3.5针输出低电平，晶体管T5饱和导通，5V电源看继电器线圈两端时，继电器吸收和状态指示发光二极管打开，继电器常开触点关闭的开关关闭等。STC89C52单片机P3.5针输出级别高时，三极管T5关闭，继电器线圈两端没有电位差，继电器电枢释放，状态指示发光二极管关闭，继电器的常开触点释放等于开关分离。注：由于晶体管终止的瞬间线圈中的电流不能转换为0，因此在继电器线圈两端产生较高电压的感应电子设计培训手册9电动势，线圈产生的感应电动势可以通过二极管发射，从而保护晶体管穿透，防止感应电动势对其他电路的干扰。电子设计培训指南10 5 PCBPCB布局设计图5.1 PCB布局设计电子设计培训指南11 6培训总结培训总结本实验使我们熟悉了常用电气工具的使用方法和注意事项，从而对电子技术的理论有了更深入的了解。我们有设计电路、模拟、板、焊接、调试电路的技术、工作原理和组件的作用等。这些知识不仅对课程有效，对以后的学习也同样具有非常重要的意义。另外，日常生活也有不切实际的意义。同时培养了我们的团队合作精神。我们理解，在团队里只有一个人的力量是不够的。只有大家齐心协力，才能快速、顺利地完成任务。这次实习对自己很有实践能力。我们平时只注重理论方面的学习，忽视实践的重要性。有人说，实践是检验真理的唯一标准。实践能力不足，在未来的科学研究，特别是实验研究中很难取得成就。在实践中，我们锻炼了自己的实践能力，掌握了操作技能，提高了自己解决问题的能力。例如，制作电路板是一个小挑战，如果不注意一点，制作塑料时就会出错，电气道路地图在图版上是不完整的。但是我们遇到困难时没有退出，经过5次实验，任务完成得比较好。两周的实习虽然很短，但为我们指出了今后的发展方向。也就是说，思考工作，多做工作，更重要的是做事的心态，接受锻炼也能改变很多坏习惯。例如：电工实习中，一开始效率很低。为什么？那是因为初期大家都没有明确的分工。三个人中只有一个在做，另外两个更像是与实剑无关的外人。而且，开工前意见也没有统一，彼此之间缺乏回应的默契。而且，通过不断的呼吸，心灵和心灵的交流，对操作的掌握