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:

为了分析各部分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，需要进行测量比较。分压电路和比较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较器两端<实际上是被测信号与基准信号比较）。由于另一分压电阻相同，电阻大的分压就多。比较结果反映

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.张淑英；传感器原理及应用.天津：天津大学出版社，2007.2.

[2]康华光；电子技术基础模拟部分.北京:高等教育出版社，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

十、附件3：

元器件清单及成本估算<附页3）

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