光照强度自动检测显示系统设计

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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行测量计算。

测量电路模块,设置分压电路和比较电路,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,用发光二极管进行显示,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较器完成,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)设计结束后,进行仿真调试。

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、设计所需基础知识及工具

1、基础知识

电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、

比较器、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

量电路等部分知识。

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、

电路的结构组成方框图、各部分单元电路间关系、单元电路方案设计考虑)

从电路原理图看其实很简单,右边三个比较器部分电路完全相同。结构分析如下:

1)供电电源VCC=12V,给分压电路、比较器、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)比较电路。比较器的两个比较端一个从光敏电阻一端引出,接入比较器负比较端,另一个从三个基准电阻分压端引出,接入比较器正比较端。若光敏电阻比较端阻值大于基准电阻,则分压也大于基准电阻,比较器输出为负,反之亦然。

4)显示报警电路。比较器输出端通过限流电阻Rc接发光二极管,同时为防止比较器无法驱动发光管,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、各部分单元电路间关系:

五、电路中各元器件选型和参数计算

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不足、对设计类课程的建议)。

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;电子技术基础模拟部分.: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:

元器件清单及成本估算(附页3)

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