光照强度自动检测显示系统设计.docx
- 文档编号:25320926
- 上传时间:2023-06-07
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:154.93KB
光照强度自动检测显示系统设计.docx
《光照强度自动检测显示系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光照强度自动检测显示系统设计.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
光照强度自动检测显示系统设计
设计题目:
光照强度自动检测显示系统设计
一、题目的认识理解
本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计,既然是系统设计,我们可以将其分解为模块,把复杂问题简单化。
数据采集模块,可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进展测量计算。
测量电路模块,设置分压电路和比拟电路,将电阻信号转换为电压信号分档输出,用于显示和报警。
显示报警模块,用发光二极管进展显示,同时设置光照过强时蜂鸣器报警。
二、设计任务要求:
设计一个光照强度自动检测、显示、〔报警〕系统,实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警〔弱、适宜、强〕
1、方案的设计
根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型;
1〕自己设计至少三种以上不同光照条件,测定不同光照条件下光电传感器的输出;
2〕传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比拟器完成,完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计;
3〕完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计;
4〕完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算〔备注:
1.含各种元件参数的计算过程或依据2.选定最接近计算结果的元件规格〕;
5〕设计完毕后,进展仿真调试。
2、仿真调试方案
利用:
Multisim等软件仿真,得出主要信号输入输出点的波形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性;
给出系统整机电路图〔利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件〕。
3、完成课程设计报告。
三、设计所需根底知识及工具
1、根底知识
电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比拟器、功率放大器等知识,数字电子线路中开关特性及数字信号等知识,传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等局部知识。
2、设计工具
电子电路EDA仿真软件:
Multisim
电子线路设计软件:
Protel99SE。
四、方案设计及其论证〔包含课题的功能与指标分析、电路的构造组成方框图、各局部单元电路间关系、单元电路方案设计考虑〕
1、课题功能与指标分析:
本次课题设计主要是为了实现光照强度的自动检测与分档显示和报警。
首先,必须设定分档环境,可用三种环境状态分四档。
环境状态
光敏电阻电阻值
太阳光直射
R1=240Ω
室内日光灯
R2=1.5kΩ
黑衣物包裹
R3=150kΩ
其次,将光敏电阻电阻值与上述三种状态下阻值进展比拟,实现分档显示和报警。
档次
光敏电阻电阻值
显示状态
黑暗
RX>R3
三管都不亮
弱光
R2 一管亮 适宜 R1 两管亮 强光 RX 三管都亮,蜂鸣器响 设计电路,应完成以上功能。 2、电路的构造、组成方块图: 从电路原理图看其实很简单,右边三个比拟器局部电路完全一样。 构造分析如下: 1〕供电电源VCC=12V,给分压电路、比拟器、发光管、蜂鸣器供电。 2〕分压电路。 包括光敏电阻分压和基准电阻分压。 3〕比拟电路。 比拟器的两个比拟端一个从光敏电阻一端引出,接入比拟器负比拟端,另一个从三个基准电阻分压端引出,接入比拟器正比拟端。 假设光敏电阻比拟端阻值大于基准电阻,那么分压也大于基准电阻,比拟器输出为负,反之亦然。 4〕显示报警电路。 比拟器输出端通过限流电阻Rc接发光二极管,同时为防止比拟器无法驱动发光管,输出端通过上拉电阻Rb接电源,以提供足够功率。 最小基准电阻发光管并联蜂鸣器。 3、各局部单元电路间关系: 为了分析各局部单元电路之间的关系,我以信号流程做主轴,分析如下: 1〕信号采集,光敏电阻处于被测环境感光,会有一感光阻值,计为RX〔原理图中用两个滑动变阻器代替〕。 这样就把被测光信号转化为电信号。 2〕信号测量,为了知道光敏电阻的阻值在所分的哪档之间,需要进展测量比拟。 分压电路和比拟电路就是完成此功能。 光敏电阻和基准电阻分别分压接入比拟器两端〔实际上是被测信号与基准信号比拟〕。 由于另一分压电阻一样,电阻大的分压就多。 比拟结果反映在比拟器的输出端。 采用了三个比拟电路比拟,就可以确定光敏电阻在四档的哪一档。 3〕信号表达,通过比拟器出来的是电压信号,为了使人能直接感知,接上发光二级管。 高电压即点亮发光二级管。 4、单元电路方案设计考虑: 设计时须对整个系统进展全面综合考虑。 以完成课题功能要求为前提,尽量使电路简单清晰。 按照前面分析,首先应将系统分为三个模块,其中测量显示电路重点设计分析如下: 1)电源局部: 为了驱动比拟器,电源电压设置为12V 2)分压电路: 为了便于分压比拟,另一分压电阻Ra均设为一样值 3)比拟电路: 为了符合正常逻辑思维,应该设定光照越强,亮的发光管越多。 所以才将光敏电阻分压端接入比拟器负比拟端。 光最强时,电阻最小,分压最少,比拟器负输入端都小于正输入端,比拟器输出都为正,三个发光管都亮。 4)为了实现光敏电阻准确连续分压,仿真时用两个滑动变阻器代替,一个粗调,一个细调。 5)显示电路: 为了驱动发光管,应设置上拉电阻Rb,为了保护发光管,应设置限流电阻Rc。 个阻值计算见参数计算。 6)报警电路: 应设置当光照过强时,使蜂鸣器响。 将蜂鸣器并联到Rc3和LED3两端。 仅当光照很强时,光敏电阻阻值才小于R3,蜂鸣器才响。 其他状态,蜂鸣器都不响。 具体状态分析见仿真结果 五、电路中各元器件选型和参数计算 元器件选型: 元器件 类别型号 直流电源 稳压直流电源12V/1000MA 光敏电阻 5537 电阻 金属膜电阻 比拟器 HA17339 发光二极管 SM210363, 蜂鸣器 无源1206分体5.5欧蜂鸣器 参数计算: 〔根据电路原理及实际市场计算选择〕 电源: VCC=12V 基准电阻: 用来分档,故应等于光敏电阻三种状态下阻值。 R1=240ΩR2=1.5kΩR3=150kΩ 分压电阻Ra: 为了使分压不至过大或过小影响精度,取R1和R3中间大小,Ra=5kΩ 上拉电阻Rb: Rb提供驱动电流,不宜过大,取Rb=100Ω 限流电阻Rc: Rc=〔比拟器输出电压-发光管压降〕/发光管额定电流 经计算Rc=〔12-2〕/5=2kΩ,实际取Rc=1kΩ,留有一定余地,另外Rc3与LED3并联蜂鸣器,测得两端电压约为7V,故取Rc3=600Ω。 六、设计总结〔包括对设计的目的和意义的认识、本人完成情况、设计中的主要收获和缺乏、对设计类课程的建议〕。 通过本次课程设计,我对传感器、电路系统设计有了更深的的理解 也加强了我的实际动手能力。 不管是电路理论,还是实际应用,经过 此次设计后我的能力都有了不少提升。 同时在本次课程设计时,也暴 露了自己的不少毛病,如设计过程中缺乏规X化,标准化,仿真软件 不熟悉等。 刚开场的的时候,Protel和Multisim完全不会,但经过 两天的摸索,也逐步上手了。 通过这几天的努力奋斗,最终做出电路原理图,仿真结果也根本满足 课题功能要求,心里有一种莫名的成就感。 平常我们上课学习理论知识有时觉得挺容易的,但一旦自己真正动手 设计,才发现自己有很多缺乏。 只有实践才能提高自己的能力,因此 我希望有更多类似课程设计。 七、主要参考资料 [1]王化祥.X淑英;传感器原理及应用.XX: XX大学,2007.2. [2]康华光;电子技术根底模拟局部.: 高等教育,2006.1. 八、附件1: 整机电路原理图〔附页1〕 Protel原理图 九、附件2: 仿真结果〔如: 测试数据、波形等〕〔附页2〕 (a〕黑暗状态 〔b〕弱光状态 〔c〕适宜状态 〔d〕强光状态〔蜂鸣器响〕 十、附件3: 元器件清单及本钱估算〔附页3〕 元器件 数量 价格 直流电源 1 19 光敏电阻 1 0.5 电阻 13 1.3 比拟器 3 1.4〔5个〕 发光二极管 3 1.08 蜂鸣器 1 0.15 总计 23.43
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光照强度 自动检测 显示 系统 设计