光功率計(jì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、一、設(shè)計(jì)題目光功率計(jì)的功能完善二、設(shè)計(jì)要求 1、設(shè)計(jì)一光電轉(zhuǎn)換電路,將所收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)。2、測(cè)試轉(zhuǎn)換后的電信號(hào),并顯示電壓值。3、使光功率計(jì)的量程、精度等方面得到完善三、分析設(shè)計(jì) 1、工作原理 光功率計(jì)主要用于測(cè)量光信號(hào)的強(qiáng)弱，其部原理如圖1.1所示，光探頭就是光敏感面面積較大（直徑為1.10mm）的半導(dǎo)體光電二極管，加上層的結(jié)二極管可以提高探測(cè)靈敏度和響應(yīng)速度。被測(cè)光通過(guò)光纖接口投射到光探頭的光敏面上時(shí)，半導(dǎo)體中的價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶，偏置電路中便會(huì)出現(xiàn)光電流，通過(guò)負(fù)載電阻實(shí)現(xiàn)I/V變換，此電壓信號(hào)再經(jīng)濾波放大后，最后由數(shù)字式顯示器顯示。光電流的大小是隨輸入射光的強(qiáng)度變化的，

2、也就是說(shuō)負(fù)載上電壓信號(hào)的大小就反應(yīng)了光強(qiáng)變化，所以顯示器可以直接讀出光功率的大小。 圖1.1光功率計(jì)原理框圖2、模塊介紹及功能 （1）光電轉(zhuǎn)換、I/V變換放大 將一定功率的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光電二極管轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)濾波通過(guò)一個(gè)變阻器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò) 運(yùn)放變?yōu)榉蠑?shù)模轉(zhuǎn)化的電壓信號(hào)。 圖1.2 數(shù)字光功率計(jì)的光電轉(zhuǎn)換電路圖 （2） 模數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 圖1.3 ADC0809的管腳圖 AT89C51單片機(jī)是Atmel公司的生產(chǎn)的一種低功耗/低電壓、高性能

3、的8位單片機(jī)，部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個(gè)8位并行I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，片集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲(chǔ)器，具有低功耗，速度快，程序擦寫(xiě)方便等優(yōu)點(diǎn)，完全滿(mǎn)足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。 單片機(jī)P0口作為ADC0804轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸入端，P3.0接ADC0809的EOC端檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。P0.0P0.3則作為個(gè)數(shù)碼管的位選信號(hào)控制。P3口有特殊的功能，P3.1用于控制ADC0804的啟動(dòng)，P2用于控制讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 圖1.4 89c51單片機(jī)連接圖本次設(shè)計(jì)中使用八通道的IN0，將A,B,C（25 24 23）管腳直接接

4、地固定選擇IN0， ALE與ST管腳連通，接單片機(jī)P3.4（14）腳，EOC接P3.3(13)腳，OE接P3.5，CLK時(shí)鐘為1MHZ，由單片機(jī)ALE二分頻得到，二分頻電路詳見(jiàn)后文講解。VREF+接VCC，VREF-接GND，引出八根數(shù)據(jù)腳接P1口，由此完成硬件連接。 圖1.5 數(shù)模轉(zhuǎn)化電路圖 （3）程序模塊 程序設(shè)計(jì)的流程圖數(shù)模轉(zhuǎn)換程序及顯示c程序如下：#include <reg51.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intchar dispbuf4;unsigned int i;unsigned char c

5、ode dispbitcode10 = 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d,0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f; /*顯示【0 1 2 3 4 5 6 7 8 9】數(shù)字的數(shù)碼管的段碼 */ unsigned int j;unsigned char getdata;unsigned int temp;unsigned int temp1;unsigned char count;unsigned char d;sbit CLK=P34;sbit ST = P31;sbit EOC = P30;sbit OE =P32;sbit P00=P01;sbit

6、P01=P02;sbit P02=P03;sbit P03=P04;sbit P17=P27;void TimeInitial();void Delay(unsigned int i); /*T0定時(shí)器的初始化函數(shù)*/void TimeInitial(void) TMOD=0x10; TH0=(65536-200)/256; TL0=(65536-200)%256;EA=1; ET1=1 ; TR1=1;/*延時(shí)1MS函數(shù)*/void Delay(unsigned int i ) unsigned int j; for(;i>0;i-) for(j=0;j<125;j+);/*顯示

7、函數(shù)*/void Display() P2=P0; while(1) P0=0; P00=1;P01=0;P02=0;P03=0;P2=dispbitcodedispbuf3;Delay(10);P0=0; P17=1;P00=0;P01=1;P02=0;P03=0;P2=dispbitcodedispbuf2;Delay(10);P0=0;P00=0;P01=0;P02=1;P03=0;P2=dispbitcodedispbuf1;Delay(10);P0=0; P00=0;P01=0;P02=0;P03=1;P2=dispbitcodedispbuf0;Delay(10);/*T0中斷服務(wù)

8、,提供時(shí)鐘信號(hào)*/void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; CLK=CLK; /*主函數(shù)*/main() TimeInitial(); /中斷初始化 while(1) ST=1; OE=0; ST=0;Delay(10); ST=1; while(EOC=0) ; OE=0; getdata=P0; OE=1; temp=getdata*1/255*500; dispbuf2=temp%1000/100 ; dispbuf1=temp%1000%100/10; dispbuf0=tem

9、p%1000%100%10; Display(); 3、 元件參數(shù) PIN光電二極管-1個(gè) 10K電阻-2個(gè)9K電阻-1個(gè) 3K電阻-1個(gè)560電阻-1個(gè)22uF電容-1個(gè)30pF電容-2個(gè) 運(yùn)算放大器-1個(gè) ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器-1個(gè) AT89S51單片機(jī)-1個(gè) 晶振（11.0592MHZ）-1個(gè) 級(jí)聯(lián)數(shù)碼管-1個(gè) 直流信號(hào)電源一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干 四、實(shí)驗(yàn)調(diào)試 由于89c51單片機(jī)與adc0809級(jí)聯(lián)電路比較簡(jiǎn)單，所以硬件電路在連接方面沒(méi)有太大問(wèn)題。 軟件調(diào)試需要用到 uVision 軟件， Keil C51 是美國(guó) KeilSoftware 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)

10、發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且易學(xué)易用。此外， Keil C51 軟件還提供有豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，且全 Windows 界面。 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼都很緊湊，很容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 uVision 在編譯過(guò)程中，能很好的檢測(cè)出程序的錯(cuò)誤與警告，并能直觀提示是哪一行程序出了問(wèn)題，故可方便地對(duì)程序進(jìn)行檢測(cè)與驗(yàn)證。 uVision 采用 BL51 作連接器，因?yàn)?BL51 兼容 L51 ，所以，一切能在 Dos 下工作的 project 都可以到

11、 uVision 中進(jìn)行連接調(diào)試。 uVision 采用 dScope for windows 作調(diào)試器，該調(diào)試器支持 MON51 及系統(tǒng)模擬兩種方式，而且功能較 for DOS 要強(qiáng)大好用，調(diào)試功能也很強(qiáng)大。在系統(tǒng)硬件調(diào)試中，可利用 51 系列仿真器 F51-64K 進(jìn)行硬件仿真， uVision 也對(duì) 51 系列仿真器進(jìn)行了說(shuō)明與介紹。同時(shí)， uVision 還可與 F51-64K 進(jìn)行聯(lián)合仿真，它可以根據(jù)仿真步驟進(jìn)行實(shí)際操作，并利用參考光功率計(jì)進(jìn)行調(diào)試，以便此設(shè)計(jì)程序在語(yǔ)法沒(méi)有錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上能夠正確測(cè)量光纖功率。五、設(shè)計(jì)結(jié)果 本次設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)直流光功率的測(cè)試，在數(shù)碼管可以顯示05V的電壓值

12、，可以精確到0.01，如果在設(shè)計(jì)一個(gè)交流光功率計(jì)，可以在I/V變換電路前加一個(gè)交直流轉(zhuǎn)換電路，從而實(shí)現(xiàn)交流光功率計(jì)的制作。6、 體會(huì) 光功率計(jì)是一款多功能新型光功率測(cè)試儀表，它具有功耗低、體積小、重量輕、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于單模/多模LAN、FDDI、WAN、FTTH、CATV等領(lǐng)域的施工、維修、監(jiān)測(cè)，既可用于光功率的直接測(cè)量，也可用于光鏈路損耗的相對(duì)測(cè)量，還可用于光信號(hào)監(jiān)測(cè)等。光功率計(jì)用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是最基本的，非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表。在光纖測(cè)量中，光功率計(jì)是重負(fù)荷常用表，通過(guò)測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠

13、評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。 回顧歷時(shí)兩個(gè)周的課程設(shè)計(jì)，從理論準(zhǔn)備，到實(shí)踐操作，到最后的撰寫(xiě)報(bào)告。此時(shí)，我思緒萬(wàn)千，收益頗豐，既有對(duì)已有知識(shí)和技能的鞏固，又有對(duì)新知識(shí)的理解和掌握，同時(shí)也提高了我的動(dòng)腦和動(dòng)手能力，使我了解了課程設(shè)計(jì)的步驟，獲得了設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)。主要有以下幾點(diǎn)： （1）在這次課程設(shè)計(jì)中，我采用理論和實(shí)際相結(jié)合的方法，將過(guò)去所學(xué)的知識(shí)應(yīng) 用到設(shè)計(jì)當(dāng)中，很好的解決了課程設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題。這對(duì)我來(lái)說(shuō)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、鞏固和加深，而且增強(qiáng)了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和對(duì)問(wèn)題的分析能力。（2）此次課程設(shè)計(jì)中，我了解了許多以前從未接觸過(guò)的知識(shí)，開(kāi)闊了視野，增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)，為以