光功率計的設(shè)計說明

1、一、設(shè)計題目光功率計的功能完善二、設(shè)計要求 1、設(shè)計一光電轉(zhuǎn)換電路,將所收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號。2、測試轉(zhuǎn)換后的電信號,并顯示電壓值。3、使光功率計的量程、精度等方面得到完善三、分析設(shè)計 1、工作原理 光功率計主要用于測量光信號的強弱，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）的半導體光電二極管，加上層的結(jié)二極管可以提高探測靈敏度和響應(yīng)速度。被測光通過光纖接口投射到光探頭的光敏面上時，半導體中的價帶電子激發(fā)到導帶，偏置電路中便會出現(xiàn)光電流，通過負載電阻實現(xiàn)I/V變換，此電壓信號再經(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度變化的，

2、也就是說負載上電壓信號的大小就反應(yīng)了光強變化，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經(jīng)過光電二極管轉(zhuǎn)化為電流信號，再經(jīng)過濾波通過一個變阻器轉(zhuǎn)化為電壓信號，再經(jīng)過 運放變?yōu)榉蠑?shù)模轉(zhuǎn)化的電壓信號。 圖1.2 數(shù)字光功率計的光電轉(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路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。 圖1.3 ADC0809的管腳圖 AT89C51單片機是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，部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個8位并行I/O口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，片集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計需要。 單片機P0口作為ADC0804轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸入端，P3.0接ADC0809的EOC端檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。P0.0P0.3則作為個數(shù)碼管的位選信號控制。P3口有特殊的功能，P3.1用于控制ADC0804的啟動，P2用于控制讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 圖1.4 89c51單片機連接圖本次設(shè)計中使用八通道的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P3.4（14）腳，EOC接P3.3(13)腳，OE接P3.5，CLK時鐘為1MHZ，由單片機ALE二分頻得到，二分頻電路詳見后文講解。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、,提供時鐘信號*/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 10K電阻-2個9K電阻-1個 3K電阻-1個560電阻-1個22uF電容-1個30pF電容-2個 運算放大器-1個 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器-1個 AT89S51單片機-1個 晶振（11.0592MHZ）-1個 級聯(lián)數(shù)碼管-1個 直流信號電源一個，導線若干 四、實驗調(diào)試 由于89c51單片機與adc0809級聯(lián)電路比較簡單，所以硬件電路在連接方面沒有太大問題。 軟件調(diào)試需要用到 uVision 軟件， Keil C51 是美國 KeilSoftware 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開

10、發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比， C 語言在功能、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性等方面具有明顯的優(yōu)勢，而且易學易用。此外， Keil C51 軟件還提供有豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，且全 Windows 界面。 Keil C51 生成的目標代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼都很緊湊，很容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 uVision 在編譯過程中，能很好的檢測出程序的錯誤與警告，并能直觀提示是哪一行程序出了問題，故可方便地對程序進行檢測與驗證。 uVision 采用 BL51 作連接器，因為 BL51 兼容 L51 ，所以，一切能在 Dos 下工作的 project 都可以到

11、 uVision 中進行連接調(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 要強大好用，調(diào)試功能也很強大。在系統(tǒng)硬件調(diào)試中，可利用 51 系列仿真器 F51-64K 進行硬件仿真， uVision 也對 51 系列仿真器進行了說明與介紹。同時， uVision 還可與 F51-64K 進行聯(lián)合仿真，它可以根據(jù)仿真步驟進行實際操作，并利用參考光功率計進行調(diào)試，以便此設(shè)計程序在語法沒有錯誤的基礎(chǔ)上能夠正確測量光纖功率。五、設(shè)計結(jié)果 本次設(shè)計可以實現(xiàn)直流光功率的測試，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)計一個交流光功率計，可以在I/V變換電路前加一個交直流轉(zhuǎn)換電路，從而實現(xiàn)交流光功率計的制作。6、 體會 光功率計是一款多功能新型光功率測試儀表，它具有功耗低、體積小、重量輕、便于攜帶等優(yōu)點，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，既可用于光功率的直接測量，也可用于光鏈路損耗的相對測量，還可用于光信號監(jiān)測等。光功率計用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統(tǒng)中，測量光功率是最基本的，非常像電子學中的萬用表。在光纖測量中，光功率計是重負荷常用表，通過測量發(fā)射端機或光網(wǎng)絡(luò)的絕對功率，一臺光功率計就能夠

13、評價光端設(shè)備的性能。用光功率計與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗連續(xù)性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。 回顧歷時兩個周的課程設(shè)計，從理論準備，到實踐操作，到最后的撰寫報告。此時，我思緒萬千，收益頗豐，既有對已有知識和技能的鞏固，又有對新知識的理解和掌握，同時也提高了我的動腦和動手能力，使我了解了課程設(shè)計的步驟，獲得了設(shè)計過程中的一些經(jīng)驗。主要有以下幾點： （1）在這次課程設(shè)計中，我采用理論和實際相結(jié)合的方法，將過去所學的知識應(yīng) 用到設(shè)計當中，很好的解決了課程設(shè)計中遇到的各種問題。這對我來說不僅是對所學知識的理解、鞏固和加深，而且增強了運用所學知識解決實際問題的能力和對問題的分析能力。（2）此次課程設(shè)計中，我了解了許多以前從未接觸過的知識，開闊了視野，增長了見識，為以