四象限位置测量系统设计实验Word文档下载推荐.docx
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学生学号:
指导教师:
设计时间:
2017/12/29
1、设计题方案论证;
实验采用激光器作为光源,四象限探测器作为光电探测接收器,根据电子和差式原理,实现可以直观、快速观测定位跟踪目标方位的光电定向装置,是目前应用最广泛的一种光电定向方式。
光发射电路主要由光源驱动器、光源(主要是半导体光源,包括LED、LD等)、光功率自动控制电路(APC)等部分组成。
用NE555组成的脉冲发生电路来驱动650nm的激光器。
四象限位置测量器是以光导模式工作的光伏探测器件。
它利用集成电路光刻技术将一个探测器件光敏面窗口分割成4个面积相等、形状相同、位置对称的区域而形成,4个探测区域具有基本相同的性能参数。
作为一种常用的位置敏感器件,当入射光点落在器件感光面的不同位置时,四象限探测器输出不同的电信号,通过对此电信号进行处理,可以确定入射光点在感光面上的位置。
四象限光电探测器广泛应用于激光准直、测角、自动跟踪等精密光电检测系统中,通过对光斑中心位置的精确定位来检测位移或偏角的大小。
它利用半导体材料吸收光子能量引起的电子跃迁,将光信号转换为电信号。
通常是利用集成光路光刻技术将完整的PN结光电二极管的光敏面分割成几个具有相同形状和面积、位置对称的区域,每个区域可以看作1个独立的光电探测器,其背面仍为一整片。
理想情况下每个区域都具有完全相同的性能参量。
影响四象限光电检测系统工作精度的因素主要包括外围大气环境、目标光斑大小和光斑能量分布以及系统本身采用的算法、器件响应差异和噪声所带来的四象限不均匀性。
2、各单元电路设计与分电路图绘制并分析工作原理;
1、STM32F103RBT6:
STM32F103RBT6/STM32F103是
ST
公司基于ARM最新Cortex-M3架构内核的32位处理器产品,内置128KB的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器、3路USART通讯口、2个IIC端口、2个SPI端口、1个CAN接口、一个USB全速接口、有80个快速I/O端口等多种资源,时钟频率最高可达72MHz。
STM32F103RBT6封装:
LQFP64
2、四象限位置探测器:
主要参数:
芯片型号:
SO66A;
芯片尺寸:
6*6mm;
光谱相应范围:
400-1100nm;
峰值波长:
940nm;
暗电流:
1nA;
3、CX1117-3.3:
CX1117-3.3是一个正向低压降稳压器,输入电压范围:
4.75-12V,固定输出3.3V。
典型应用电路如下:
4、液晶LCD12864:
1)显示原理:
本实验采用的LCD12864液晶,水平方向(X方向)具有128列像素,从左往右依次是第0列......第127列,竖直方向(Y方向)具有64行像素,每8行组成1页,从上往下依次是第0页......第7页,这样以页号和列号为坐标,就可以指定8个像素。
2)参数说明:
逻辑或电源电压:
2.8V-5.0V
蓝色背光:
背光电压3V
串行接口:
一根数据线,一根时钟线
不带字库:
需要自己编辑外部字模数组
3)管脚说明:
(下面的序号和液晶上面的数字是对应的)
1、背光LEDA,蓝色背光最低2.8V,标准3V,最高3.3V
2、地VSS
3、电源正VDD:
最低2.8V,标准3V,最高5.5V
4、串行数据SI:
在SCL上升沿加载后至少还要保持10nS稳定;
5、串行时钟SCL
6、命令数据选择段A0
7、复位RST:
启动时至少维持1uS低电平以使液晶内部复位,然后维持高电平,在经过1uS完成复位以后才能对液晶进行操作。
8、片选CS:
它为低电平时才能进行操作,加载数据后至少维持40nS低电平;
3、总电路图绘制及工作过程说明,实验结果与分析;
1、将四象限装置通过支杆和滑块固定在导轨上,如图所示;
2、将激光器通过支杆固定在二维底座上,再将二维底座固定在导轨上,如图10.3所示;
调节位置使激光器和四象限相对安放,且在同一水平直线上,如图10.4所示;
3、取出MXY9001-四象限系统组件板,将LCD12864液晶固定在四象限系统组件板上;
4、按照原理图搭建电路,如图所示:
5、按照实验原理图检查电路,在确保没有接线错误的前提下,接通实训平台电源,用J-LINK下载可执行文件“四象限.hex”。
6、调节激光器高度,使光斑打在第一、二象限所在的水平线上:
1)调整激光器二维底座的螺旋测微头,使光斑打在四象限的第一象限,观察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标;
2)调整激光器二维底座的螺旋测微头,使光斑打在四象限的第二象限,观察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标;
7、调整四象限的高度,使光斑打在第三、四象限所在的水平线上:
1)调整激光器二维底座的螺旋测微头,使光斑打在四象限的第三象限,观察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标;
2)调整激光器二维底座的螺旋测微头,使光斑打在四象限的第四象限,观察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标,如图所示。
4、安装、调试过程、故障问题分析及解决;
在操作的时候,老师要我们认真翻阅实验手册,了解此次实验的各个内容,实验器材,电路连接,注意事项以及操作步骤。
接电源和接地的相关部分要确保无误才能接通电源,为了避免仪器损坏这种情况,可以连电源用红线,连地用黑线。
我们初步查看了实验手册后,拿出实验所需的元件,我们迅速的把线路连起来了。
然后再通电源。
问题出现了,点状半导体激光器没有发出激光。
浴室我们请教老师,原来我们拿的不是激光。
然后老师给我们拿了正确的激光器,然后我们完成了本次实验。
电路连线实物图
5、心得体会。
经过这次的光电课程设计,我个人得到了不少的收获,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了实验,操作能力。
现在我总结了以下的体会和经验。
我觉得实验是很宝贵,很难得的一次机会。
实验的过程全是我们学生自己动手来完成的,这样,我们就必须要弄懂实验的原理。
在这里我深深体会到理论和实践结合的作用:
弄懂实验原理,而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲自动手,亲自开动脑筋,亲自去请教别人才能得到提高的。
在实验过程中,我们应该尽量减少操作的盲目性,提高实验效率的保证,有的人一开始就赶着做,结果却越做越忙,主要就是这个原因。
我也曾经犯过这样的错误,刚开始没有认真吃透电路图,瞎着接线,结果看不到结果,所以要稳扎稳打,一步一步的来。
最后,通过这次的测试技术实验我不但对理论知识有了更加深的理解,对于实际的操作和也有了质的飞跃。
经过这次的实验,我们整体对各个方面都得到了不少的提高。
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- 象限 位置 测量 系统 设计 实验