光照強(qiáng)度自動檢測顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、設(shè)計(jì)題目：光照強(qiáng)度自動檢測顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目理解本次設(shè)計(jì)題目是光照強(qiáng)度自動檢測顯示報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成光照強(qiáng)度自動檢測、顯示、報(bào)警、控制系統(tǒng)。采用電路、數(shù)電、模電知識柔和一塊設(shè)計(jì)電路，將系統(tǒng)分為四個模塊設(shè)計(jì)電路：檢測、顯示、報(bào)警、控制，把復(fù)雜問題簡單化。數(shù)據(jù)采集模塊，可用光敏電阻將光照強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)換為電阻信號從而進(jìn)行測量計(jì)算。測量電路模塊，設(shè)置分壓電路和比較電路，將電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號分檔輸出，用于顯示和報(bào)警。顯示報(bào)警模塊，用發(fā)光二極管進(jìn)行顯示，同時設(shè)置光照過強(qiáng)時蜂鳴器報(bào)警。自動控制模塊，用或非門實(shí)現(xiàn)暗光控制，同時繼電器閉合，打開日光燈，當(dāng)在外界中、強(qiáng)光條件下繼電

2、器掉電日光燈熄滅。1設(shè)計(jì)任務(wù)要求：設(shè)計(jì)一個光照強(qiáng)度自動檢測、顯示、報(bào)警、控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對外界三種不同條件下光強(qiáng)的分檔指示和報(bào)警（弱、適宜、強(qiáng)）1、方案的設(shè)計(jì)根據(jù)題目選定光照強(qiáng)度自動檢測所用的光電傳感器類型；1）自己設(shè)計(jì)至少三種以上不同光照條件，測定不同光照條件下光電傳感器的輸出；2）傳感器測量電路采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的比較器完成，完成至少三種以上不同光照條件下顯示報(bào)警系統(tǒng)方案的論證和設(shè)計(jì)；3）完成自然光光照強(qiáng)度自動檢測顯示報(bào)警系統(tǒng)電路方框圖、電路原理圖的設(shè)計(jì)；4）完成自然光光照強(qiáng)度自動檢測顯示報(bào)警系統(tǒng)中核心芯片的選型、系統(tǒng)中各個參數(shù)的計(jì)算（備注：1.含各種元件參

3、數(shù)的計(jì)算過程或依據(jù)2.選定最接近計(jì)算結(jié)果的元件規(guī)格）；5）設(shè)計(jì)結(jié)束后，進(jìn)行仿真調(diào)試。2、仿真調(diào)試方案利用：Multisim等軟件仿真，得出主要信號輸入輸出點(diǎn)的波形，根據(jù)仿真結(jié)果驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能的可行性、參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性；給出系統(tǒng)整機(jī)電路圖（利用PROTEL軟件做出原理圖SCH文件和PCB文件）。3、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)知識及工具1、基礎(chǔ)知識電路理論中電阻電路的分析、模擬電子線路中運(yùn)算放大器、比較器、功率放大器等知識，數(shù)字電子線路中開關(guān)特性及數(shù)字信號等知識，傳感器技術(shù)中的光電傳感器原理及應(yīng)用、測量電路等部分知識。2、設(shè)計(jì)工具電子電路EDA仿真軟件：Multi

4、sim電子線路設(shè)計(jì)軟件：Protel99SE。3方案設(shè)計(jì)及其論證（包含課題的功能與指標(biāo)分析、電路的結(jié)構(gòu)組成方框圖、各部分單元電路間關(guān)系、單元電路方案設(shè)計(jì)考慮）1、課題功能與指標(biāo)分析：本次課題設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的自動檢測與分檔顯示和報(bào)警。首先，必須設(shè)定分檔環(huán)境，可用三種環(huán)境狀態(tài)分四檔。環(huán)境狀態(tài)光敏電阻電阻值太陽光直射R1=230Ω室內(nèi)日光燈R2=2.05kΩ室內(nèi)黑暗處R3=26.76kΩ其次，將光敏電阻電阻值與上述三種狀態(tài)下阻值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)分檔顯示、報(bào)警、控制。檔次控制狀態(tài)顯示狀態(tài)弱光電燈亮一管亮適宜不亮兩管亮強(qiáng)光不亮三管都亮，蜂鳴器響其中有LED始終是燈

5、亮，表示系統(tǒng)開始進(jìn)入檢測狀態(tài)。設(shè)計(jì)電路，應(yīng)完成以上功能。2、電路的結(jié)構(gòu)、組成方塊圖：從電路原理圖看其實(shí)很簡單，右邊三個比較器部分電路完全相同。結(jié)構(gòu)分析如下：1）供電電源VCC=36V和VCC=12V，給分壓電路、比較器、發(fā)光管、蜂鳴器供電，日光燈。2）分壓電路。包括光敏電阻分壓和基準(zhǔn)電阻分壓。3）比較電路。比較器的兩個比較端一個從光敏電阻一端引出，接入比較器負(fù)比較端，另一個從三個基準(zhǔn)電阻分壓端引出，接入比較器正比較端。若光敏電阻比較端阻值大于基準(zhǔn)電阻，則分壓也大于基準(zhǔn)電阻，比較器輸出為負(fù)，反之亦然。4）顯示報(bào)警電路。比較器輸出端通過限流電阻Rc接發(fā)光二極管，同時為

6、防止比較器無法驅(qū)動發(fā)光管，輸出端通過上拉電阻Rb接電源，以提供足夠功率。最小基準(zhǔn)電阻發(fā)光管并聯(lián)蜂鳴器。5）控制電路，門電路連接暗光顯示端，通過非門輸出電壓繼電器閉合，打開日光燈。3、各部分單元電路間關(guān)系:為了分析各部分單元電路之間的關(guān)系，我以信號流程做主軸，分析如下：1）信號采集，光敏電阻處于被測環(huán)境感光，會有一感光阻值，計(jì)為RX（原理圖中用一個滑動變阻器代替）。這樣就把被測光信號轉(zhuǎn)化為電信號。2）信號測量，為了知道光敏電阻的阻值在所分的哪檔之間，需要進(jìn)行測量比較。分壓電路和比較電路就是完成此功能。光敏電阻和基準(zhǔn)電阻分別分壓接入比較器兩端（實(shí)際上是被測信號與基準(zhǔn)信

7、號比較）。由于另一分壓電阻相同，電阻大的分壓就多。比較結(jié)果反映在比較器的輸出端。采用了三個比較電路比較，就可以確定光敏電阻在四檔的哪一檔。3）信號表達(dá)，通過比較器出來的是電壓信號，為了使人能直接感知，接上發(fā)光二級管。高電壓即點(diǎn)亮發(fā)光二級管。4）信號控制，通過比較器出來的是電壓信號在暗光下系統(tǒng)自動打開日光燈。4、單元電路方案設(shè)計(jì)考慮：設(shè)計(jì)時須對整個系統(tǒng)進(jìn)行全面綜合考慮。以完成課題功能要求為前提，盡量使電路簡單清晰。按照前面分析，首先應(yīng)將系統(tǒng)分為三個模塊，其中測量顯示電路重點(diǎn)設(shè)計(jì)分析如下：1）電源部分：為了驅(qū)動比較器，電源電壓設(shè)置為362）分壓電路：為了便于分壓比較，

8、另一分壓電