燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目： 學(xué)院:信息科學(xué)與工程學(xué)院班級： 姓名學(xué)號： 姓名學(xué)號： 姓名學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 1訓(xùn)練概況1.1訓(xùn)練目的與任務(wù)根據(jù)本專業(yè)的培養(yǎng)方向：電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握電子學(xué)和光子學(xué)的基本理論、基本知識，要擁有光學(xué)技術(shù)、光傳感等方面的專業(yè)知識。在大學(xué)本科階段，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和實際工作能力，加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)、加強(qiáng)基本技能訓(xùn)練。專業(yè)綜合訓(xùn)練是安排在大學(xué)四年級的一項教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了本專業(yè)的全部專業(yè)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課后安排的。通過理論與實踐的結(jié)合，可使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續(xù)的學(xué)習(xí)指引方向。同時使學(xué)生初步了解光電系統(tǒng)的設(shè)計、制作、調(diào)試過程，為將來走上工作崗位奠定基礎(chǔ)。本次訓(xùn)練應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是：了解光電技術(shù)的應(yīng)用情況；了解光纖傳感器的制作、光參數(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)方法；了解電子電路的系統(tǒng)設(shè)計、焊接、制版，組裝等工藝過程；了解光電系統(tǒng)的安裝、調(diào)試過程；學(xué)習(xí)分析、排除故障的方法；掌握反射式光纖位移傳感器工作原理、傳感系統(tǒng)測量位移的方法及儀器的標(biāo)定方法。1.2訓(xùn)練內(nèi)容設(shè)計并制作一臺光纖位移傳感試驗儀。2設(shè)計原理2.1理論基礎(chǔ)反射式強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器(RIM-FOS,ReflectiveIntensityModulatedFiberOpticSensor)是一種非功能型光纖傳感器，光纖本身只起傳光作用。反射式光纖傳感器的原理如圖1所示。光纖探頭A由兩根光纖組成，一根用于發(fā)射光，一根用于接收反射體反射的光，R是反射體。系統(tǒng)可工作在兩個區(qū)域中，前沿工作區(qū)和后沿工作區(qū)(見圖4)?？梢钥闯?，當(dāng)在前沿區(qū)域工作時可以有較高的靈敏度；當(dāng)在后沿區(qū)域中工作時，可以獲得較寬的動態(tài)范圍。

孩S R(帶光纖探頭示意圖(b)等價光纖坐標(biāo)系統(tǒng)圖1光線反射調(diào)制原理圖2.2電路原理圖2.2.1電源部分IW4AO7卜.-.i.-AC15*-I3V孩S R(帶光纖探頭示意圖(b)等價光纖坐標(biāo)系統(tǒng)圖1光線反射調(diào)制原理圖2.2電路原理圖2.2.1電源部分IW4AO7卜.-.i.-AC15*-I3VPWRl；jLM!.*?J2CrLI&IA15W3CI4T?Ui'I6V占I*邛標(biāo)IWEl』圖3電路原理電源圖LMysucr31LM7油［?『S日UTaAMI”如圖3所示，通過變壓器將220V的電壓轉(zhuǎn)換成15V的電壓，再經(jīng)過橋式整流電路，交流量變成直流量，接著利用LM77812和LM7912將電壓轉(zhuǎn)換成12V和-12V供電路中的運(yùn)放使用，再利用LM7805和LM7905將電壓轉(zhuǎn)換成5V和-5V供系統(tǒng)使用。

2.2.2D/A轉(zhuǎn)換控制電流圖4電路原理D/A轉(zhuǎn)換圖如圖4所示，系統(tǒng)采用DAC0832來控制電流的大小，這是8位的DA轉(zhuǎn)換，通過控制P2口的輸出來實現(xiàn)電流0~50mA的變化，從而改變LD的光強(qiáng)。2.2.3電壓采集

圖7電壓采集電路如圖7所示，這是電壓的采集電路，OPA2244的輸出與單片機(jī)的P「1腳相連。2.2.4單片機(jī)STC12C5A60S2圖5電路原理單片機(jī)圖如圖5所示，這是單片機(jī)STC12C5A60S2的連接電路圖，P2口作為DA轉(zhuǎn)換來改變驅(qū)動LD的電流大小，并有3個按鍵，按鍵可以改變P2的輸入大小，從而實現(xiàn)對驅(qū)動LD電流的大小控制，而P1口作為AD轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)對采集來的電壓信號進(jìn)行處理，其中將參考電壓設(shè)為5V。串口實現(xiàn)程序的下載，也可實現(xiàn)與PC的通信，進(jìn)行

程序調(diào)試。2.2.5顯示模塊:，，ml「中：小此m：：”1，：7?口m程序調(diào)試。2.2.5顯示模塊:，，ml「中：小此m：：”1，：7?口mlll?：i：&WSFT1TMAX?2I^■dpDISPLAYIM<1XW加5”sw.isnDira3-3k-n.p??iM：DIM 14isinh s□IB EDII03DIE R■>咧口5 l@=lf>IGiUI0IMDDUTIMC2VC€eina1SI=T□IE洶口gDi印SEPoigiSFA<sCL此2-12Isiar II，n部”MhI4SJ;A|3M5JW禺 HcomlDIG*張日6引！ i；弭I3Hwi?2口1口5_[_cnnGr?Kiii曲A頃ndSESEdaI也圖6電路原顯示模塊圖如圖6所示，本系統(tǒng)即可選擇用LCD1602顯示，也可選擇用數(shù)碼管顯示，其中用MAX7219來驅(qū)動，可以減少對MCU的IO口的需求。2.4程序流程圖圖7程序的流程圖系統(tǒng)一上電，開始系統(tǒng)的初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)，DA開始工作，控制LD驅(qū)動電流的大小，同時AD也開始將采集來的電壓實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，LCD1602或者數(shù)碼管顯示當(dāng)前的電流值和采集來的電壓值。主循環(huán)中不停的檢測鍵盤是否被按下。3調(diào)試過程遇到的問題：1、調(diào)試的過程中，改變P2口的數(shù)據(jù)，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換之后，來控制驅(qū)動LD的電流大小，但是，不管怎么改變P2口的數(shù)據(jù)，電流的大小都為0，而DAC0832的輸出電壓是正確的，從而判定是LM358器件有問題，換了一個LM358器件，問題果然引刃而解。2、 編程調(diào)試的過程中，當(dāng)將變量設(shè)置成unsignedlong型時，它竟然不是4個字節(jié)的長度，在數(shù)據(jù)處理處理的時候總是溢出，找程序的問題根本找不出來，只好進(jìn)行串口調(diào)試，看看到底是哪一步出了問題，在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)單片機(jī)STC12C5A60S2竟然把unsignedlong型變量當(dāng)做是兩個字節(jié)，所以我們只好將temp=temp*5000/1024進(jìn)行約分和分步運(yùn)算，變成temp二temp*25/16;temp=temp*25/16;temp=temp*2;這樣就解決了變量溢出的問題。3、 進(jìn)行試驗的過程中，電壓采集不能調(diào)零，發(fā)現(xiàn)是采集電壓的電路設(shè)計有點(diǎn)不合理，給的參考電壓不對，只能更換電阻，換了阻值為100K和12