光纖位移傳感試驗儀課設報告

燕山大學課程設計說明書題目： 學院:信息科學與工程學院班級： 姓名學號： 姓名學號： 姓名學號： 指導老師： 1訓練概況1.1訓練目的與任務根據(jù)本專業(yè)的培養(yǎng)方向：電子科學與技術專業(yè)的學生應掌握電子學和光子學的基本理論、基本知識，要擁有光學技術、光傳感等方面的專業(yè)知識。在大學本科階段，注重培養(yǎng)學生的科學研究能力和實際工作能力，加強實踐環(huán)節(jié)、加強基本技能訓練。專業(yè)綜合訓練是安排在大學四年級的一項教學實踐環(huán)節(jié)，是在學生學習了本專業(yè)的全部專業(yè)基礎課和部分專業(yè)課后安排的。通過理論與實踐的結合，可使學生加深對所學知識的理解，并為后續(xù)的學習指引方向。同時使學生初步了解光電系統(tǒng)的設計、制作、調試過程，為將來走上工作崗位奠定基礎。本次訓練應達到的目標是：了解光電技術的應用情況；了解光纖傳感器的制作、光參數(shù)的設計與實現(xiàn)方法；了解電子電路的系統(tǒng)設計、焊接、制版，組裝等工藝過程；了解光電系統(tǒng)的安裝、調試過程；學習分析、排除故障的方法；掌握反射式光纖位移傳感器工作原理、傳感系統(tǒng)測量位移的方法及儀器的標定方法。1.2訓練內容設計并制作一臺光纖位移傳感試驗儀。2設計原理2.1理論基礎反射式強度調制型光纖傳感器(RIM-FOS,ReflectiveIntensityModulatedFiberOpticSensor)是一種非功能型光纖傳感器，光纖本身只起傳光作用。反射式光纖傳感器的原理如圖1所示。光纖探頭A由兩根光纖組成，一根用于發(fā)射光，一根用于接收反射體反射的光，R是反射體。系統(tǒng)可工作在兩個區(qū)域中，前沿工作區(qū)和后沿工作區(qū)(見圖4)?？梢钥闯?，當在前沿區(qū)域工作時可以有較高的靈敏度；當在后沿區(qū)域中工作時，可以獲得較寬的動態(tài)范圍。

孩S R(帶光纖探頭示意圖(b)等價光纖坐標系統(tǒng)圖1光線反射調制原理圖2.2電路原理圖2.2.1電源部分IW4AO7卜.-.i.-AC15*-I3V孩S R(帶光纖探頭示意圖(b)等價光纖坐標系統(tǒng)圖1光線反射調制原理圖2.2電路原理圖2.2.1電源部分IW4AO7卜.-.i.-AC15*-I3VPWRl；jLM!.*?J2CrLI&IA15W3CI4T?Ui'I6V占I*邛標IWEl』圖3電路原理電源圖LMysucr31LM7油［?『S日UTaAMI”如圖3所示，通過變壓器將220V的電壓轉換成15V的電壓，再經(jīng)過橋式整流電路，交流量變成直流量，接著利用LM77812和LM7912將電壓轉換成12V和-12V供電路中的運放使用，再利用LM7805和LM7905將電壓轉換成5V和-5V供系統(tǒng)使用。

2.2.2D/A轉換控制電流圖4電路原理D/A轉換圖如圖4所示，系統(tǒng)采用DAC0832來控制電流的大小，這是8位的DA轉換，通過控制P2口的輸出來實現(xiàn)電流0~50mA的變化，從而改變LD的光強。2.2.3電壓采集

圖7電壓采集電路如圖7所示，這是電壓的采集電路，OPA2244的輸出與單片機的P「1腳相連。2.2.4單片機STC12C5A60S2圖5電路原理單片機圖如圖5所示，這是單片機STC12C5A60S2的連接電路圖，P2口作為DA轉換來改變驅動LD的電流大小，并有3個按鍵，按鍵可以改變P2的輸入大小，從而實現(xiàn)對驅動LD電流的大小控制，而P1口作為AD轉換來實現(xiàn)對采集來的電壓信號進行處理，其中將參考電壓設為5V。串口實現(xiàn)程序的下載，也可實現(xiàn)與PC的通信，進行

程序調試。2.2.5顯示模塊:，，ml「中：小此m：：”1，：7?口m程序調試。2.2.5顯示模塊:，，ml「中：小此m：：”1，：7?口mlll?：i：&WSFT1TMAX?2I^■dpDISPLAYIM<1XW加5”sw.isnDira3-3k-n.p??iM：DIM 14isinh s□IB EDII03DIE R■>咧口5 l@=lf>IGiUI0IMDDUTIMC2VC€eina1SI=T□IE洶口gDi印SEPoigiSFA<sCL此2-12Isiar II，n部”MhI4SJ;A|3M5JW禺 HcomlDIG*張日6引！ i；弭I3Hwi?2口1口5_[_cnnGr?Kiii曲A頃ndSESEdaI也圖6電路原顯示模塊圖如圖6所示，本系統(tǒng)即可選擇用LCD1602顯示，也可選擇用數(shù)碼管顯示，其中用MAX7219來驅動，可以減少對MCU的IO口的需求。2.4程序流程圖圖7程序的流程圖系統(tǒng)一上電，開始系統(tǒng)的初始化，然后進入主循環(huán)，DA開始工作，控制LD驅動電流的大小，同時AD也開始將采集來的電壓實現(xiàn)轉換，LCD1602或者數(shù)碼管顯示當前的電流值和采集來的電壓值。主循環(huán)中不停的檢測鍵盤是否被按下。3調試過程遇到的問題：1、調試的過程中，改變P2口的數(shù)據(jù)，經(jīng)過DA轉換之后，來控制驅動LD的電流大小，但是，不管怎么改變P2口的數(shù)據(jù)，電流的大小都為0，而DAC0832的輸出電壓是正確的，從而判定是LM358器件有問題，換了一個LM358器件，問題果然引刃而解。2、 編程調試的過程中，當將變量設置成unsignedlong型時，它竟然不是4個字節(jié)的長度，在數(shù)據(jù)處理處理的時候總是溢出，找程序的問題根本找不出來，只好進行串口調試，看看到底是哪一步出了問題，在調試的過程中發(fā)現(xiàn)單片機STC12C5A60S2竟然把unsignedlong型變量當做是兩個字節(jié)，所以我們只好將temp=temp*5000/1024進行約分和分步運算，變成temp二temp*25/16;temp=temp*25/16;temp=temp*2;這樣就解決了變量溢出的問題。3、 進行試驗的過程中，電壓采集不能調零，發(fā)現(xiàn)是采集電壓的電路設計有點不合理，給的參考電壓不對，只能更換電阻，換了阻值為100K和12