光功率计的设计

一、设计题目

光功率计的功能完善

二、设计要求

1、设计一光电转换电路,将所收到的光信号转变为可测量的电信号。

2、测试转换后的电信号,并显示电压值。

3、使光功率计的量程、精度等方面得到完善

三、分析设计

1、工作原理

光功率计主要用于测量光信号的强弱，其内部原理如图1.1所示，光探头就是光敏感面面积较大（直径为1.10mm）的半导体ＰＩＮ光电二极管，加上Ｉ层的ＰＮ结二极管可以提高探测灵敏度和响应速度。被测光通过光纤接口投射到光探头的光敏面上时，半导体中的价带电子激发到导带，偏置电路中便会出现光电流，通过负载电阻实现I/V变换，此电压信号再经滤波放大后，最后由数字式显示器显示。光电流的大小是随输入射光的强度变化的，也就是说负载上电压信号的大小就反应了光强变化，所以显示器可以直接读出光功率的大小。

图1.1光功率计原理框图

2、模块介绍及功能

（1）光电转换、I/V变换放大

将一定功率的光信号经过光电二极管转化为电流信号，再经过滤波通过一个变阻器转化为电压信号，再经过运放变为符合数模转化的电压信号。

图1.2 数字光功率计的光电转换电路图

（2）模数转换及显示

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

图1.3 ADC0809的管脚图

AT89C51单片机是Atmel公司的生产的一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，内部除CPU外，还包括128字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片内集成4K 字节可改变程序Flash存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。

单片机P0口作为ADC0804转换数据的输入端，P3.0接ADC0809的EOC 端检测数据转换是否结束。P0.0～P0.3则作为４个数码管的位选信号控制。P3口有特殊的功能，P3.1用于控制ADC0804的启动，P2用于控制读取ADC0804的转换结果。

图1.4 89c51单片机连接图

本次设计中使用八通道的IN0，将A,B,C（25 24 23）管脚直接接地固定选择IN0，ALE与ST管脚连通，接单片机P3.4（14）脚，EOC接P3.3(13)脚，OE接P3.5，CLK时钟为1MHZ，由单片机ALE二分频得到，二分频电路详见后文讲解。VREF+接VCC，VREF-接GND，引出八根数据脚接P1口，由此完成硬件连接。

（3）程序模块

程序设计的流程图

数模转换程序及显示c程序如下：

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

char dispbuf[4];

unsigned int i;unsigned char code dispbitcode[10] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d,0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f}; /*显示【0 1 2 3 4 5 6 7 8 9】数字的数码管的段码*/ unsigned int j;

unsigned char getdata;

unsigned int temp;

unsigned int temp1;

unsigned char count;

unsigned char d;

sbit CLK=P3^4;

sbit ST = P3^1;

sbit EOC = P3^0;

sbit OE =P3^2;

sbit P00=P0^1;

sbit P01=P0^2;

sbit P02=P0^3;

sbit P03=P0^4;

sbit P17=P2^7;

void TimeInitial();

void Delay(unsigned int i);

/*********T0定时器的初始化函数***************/ void TimeInitial(void)

{

TMOD=0x10;

TH0=(65536-200)/256;

TL0=(65536-200)%256;

EA=1;

ET1=1 ;

TR1=1;

}

/*************延时1MS函数*************/

void Delay(unsigned int i )

{ unsigned int j;

for(;i>0;i--)

for(j=0;j<125;j++)

{;

}

}

/**************显示函数***************/

void Display()

{

P2=P0;

while(1)

{ P0=0;

P00=1;

P01=0;

P02=0;

P03=0;

P2=dispbitcode[dispbuf[3]];

Delay(10);

P0=0;

P17=1;

P00=0;

P01=1;

P02=0;

P03=0;

P2=dispbitcode[dispbuf[2]];

Delay(10);

P0=0;

P00=0;

P01=0;

P02=1;

P03=0;

P2=dispbitcode[dispbuf[1]];

Delay(10);

P0=0;

P00=0;

P01=0;

P02=0;

P03=1;

P2=dispbitcode[dispbuf[0]];

Delay(10);

}

}

/**************T0中断服务,提供时钟信号***************/ void t1(void) interrupt 3 using 0

{

TH1=(65536-200)/256;

TL1=(65536-200)%256;

CLK=~CLK;

}

/*************主函数***************/

main()

{

TimeInitial(); //中断初始化

while(1)

{

ST=1;

OE=0;

ST=0;

Delay(10);

ST=1;

while(EOC==0)

;

OE=0;

getdata=P0;

OE=1;