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1、一、设计题目光功率计的功能完善二、设计要求1、设计一光电转换电路 ,将所收到的光信号转变为可测量的电信号2、测试转换后的电信号 ,并显示电压值。3、使光功率计的量程、精度等方面得到完善三、分析设计1 、工作原理光功率计主要用于测量光信号的强弱，其部原理如图 1.1 所示，光探头就 是 光 敏 感 面 面 积 较 大 （ 直 径 为 1.10mm ） 的 半 导 体 光 电 二 极 管 ， 加上 层 的 结二极管可以提高探测灵敏度和响应速度。被测光通过光纤 接口投射到光探头的光敏面上时，半导体中的价带电子激发到导带，偏置电路 中便会出现光电流， 通过负载电阻实现 I/V 变换，此电压信号再经滤波
2、放大后， 最后由数字式显示器显示。光电流的大小是随输入射光的强度变化的，也就是 说负载上电压信号的大小就反应了光强变化，所以显示器可以直接读出光功率 的大小。图1.1 光功率计原理框图2、模块介绍及功能1）光电转换、 I/V 变换放大 将一定功率的光信号经过光电二极管转化为电流信号，再经过滤波通过一 个变阻器转化为电压信号，再经过 运放变为符合数模转化的电压信号。图 1.2 数字光功率计的光电转换电路图2）模数转换及显示ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制 逻辑的 CMOS 组件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。图 1.3
3、ADC0809 的管脚图AT89C51 单片机是 Atmel 公司的生产的一种低功耗 /低电压、高性能的 8 位单片机，部除 CPU外，还包括 128字节 RAM，4个 8位并行 I/O 口，5个中 断优先级， 2层中断嵌套中断， 2个 16位可编程定时计数器，片集成 4K字节 可改变程序 Flash 存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全 满足本系统设计需要。单片机 P0口作为 ADC0804 转换数据的输入端， P3.0接 ADC0809 的 EOC 端检测数据转换是否结束。 P0.0P0.3 则作为个数码管的位选信号控制。 P3 口有特殊的功能， P3.1用于控制 ADC0
4、804 的启动，P2用于控制读取 ADC0804 的转换结果。图 1.4 89c51 单片机连接图本次设计中使用八通道的 IN0，将 A,B,C （25 24 23）管脚直接接地固定选 择 IN0， ALE 与ST管脚连通，接单片机 P3.4（14）脚， EOC接 P3.3（13）脚， OE接P3.5，CLK时钟为1MHZ，由单片机 ALE二分频得到，二分频电路详见 后文讲解。 VREF+接 VCC，VREF-接 GND，引出八根数据脚接 P1 口，由此完 成硬件连接。图 1.5 数模转化电路图3）程序模块程序设计的流程图数模转换程序及显示 c 程序如下：#include #define uc
5、har unsigned char#define uint unsigned int char dispbuf4;unsigned int i;unsigned char code dispbitcode10 = 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d,0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f;/*显示【 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9】数字的数码管的段码 */unsigned int j;unsigned char getdata; unsigned int temp;unsigned int temp1; unsigned char count;u
6、nsigned char d;sbit CLK=P34;sbit ST = P31;sbit EOC = P30;sbit OE =P32;sbit P00=P01;sbit P01=P02;sbit P02=P03;sbit P03=P04;sbit P17=P27;void TimeInitial(); void Delay(unsigned int i);*T0定时器的初始化函数 */void TimeInitial(void)TMOD=0x10;TH0=(65536-200)/256;TL0=(65536-200)%256;EA=1;ET1=1 ;TR1=1;延时 1MS 函数void
7、 Delay(unsigned int i ) unsigned int j; for(;i0;i-)for(j=0;j125;j+);显示函数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;P0
8、0=0;P01=0;P02=0;P03=1;P2=dispbitcodedispbuf0;Delay(10);*T0中断服务 ,提供时钟信号 */void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256;TL1=(65536-200)%256;CLK=CLK;主函数 */main()TimeInitial();/ 中断初始化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
9、/100 ;dispbuf1=temp%1000%100/10;dispbuf0=temp%1000%100%10;Display();3、元件参数个个个个个个个个个PIN光电二极管 110K电阻29K电阻13K电阻1560电阻122uF电容130pF电容2运算放大器 1ADC0809 模数转换器 1AT89S51 单片机 1晶振( 11.0592MHZ)1个级联数码管 1 个直流信号电源一个，导线若干四、实验调试由于 89c51 单片机与 adc0809级联电路比较简单， 所以硬件电路在连接方面 没有太大问题。软件调试需要用到 uVision 软件， Keil C51 是美国 KeilSof
10、tware 公司出品 的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统。 与汇编相比， C 语言在功能、 结 构性、可读性、可维护性等方面具有明显的优势， 而且易学易用。此外， Keil C51 软件还提供有丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，且全 Windows 界 面。 Keil C51 生成的目标代码效率非常高， 多数语句生成的汇编代码都很紧凑， 很容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 uVision 在编译过程 中，能很好的检测出程序的错误与警告，并能直观提示是哪一行程序出了问题， 故可方便地对程序进行检测与验证。 uVision 采用 BL51 作连接器， 因为 B
11、L51 兼容 L51 ，所以， 一切能在 Dos 下工作的 project 都可以到 uVision 中进行连 接调试。 uVision 采用 dScope for windows 作调试器，该调试器支持 MON51 及 系统模拟两种方式，而且功能较 for DOS 要强大好用，调试功能也很强大。在系统硬件调试中，可利用 51 系列仿真器 F51-64K 进行硬件仿真， uVision 也对 51 系列仿真器进行了说明与介绍。 同时， uVision 还可与 F51-64K 进行联合仿真，它可以根据仿真步骤进行实际操作，并利用参考光功率计进行调 试，以便此设计程序在语法没有错误的基础上能够正确
12、测量光纤功率。五、设计结果本次设计可以实现直流光功率的测试，在数码管可以显示 05V 的电压值， 可以精确到 0.01，如果在设计一个交流光功率计，可以在 I/V 变换电路前加一个交直流转换电路，从而实现交流光功率计的制作。六、体会光功率计是一款多功能新型光功率测试仪表，它具有功耗低、体积小、重量 轻、便于携带等优点，可广泛应用于单模 /多模 LAN、FDDI、WAN、FTTH、CATV等 领域的施工、维修、监测，既可用于光功率的直接测量，也可用于光链路损耗的 相对测量，还可用于光信号监测等。光功率计用于测量绝对光功率或通过一段光 纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的，非常像
13、电子学中 的万用表。在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表，通过测量发射端机或光网 络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光 源组合使用， 则能够测量连接损耗、 检验连续性， 并帮助评估光纤链路传输质量。回顾历时两个周的课程设计， 从理论准备， 到实践操作，到最后的撰写报告。 此时，我思绪万千，收益颇丰，既有对已有知识和技能的巩固，又有对新知识的 理解和掌握，同时也提高了我的动脑和动手能力，使我了解了课程设计的步骤， 获得了设计过程中的一些经验。主要有以下几点：（1）在这次课程设计中， 我采用理论和实际相结合的方法， 将过去所学的知识应 用到设计当中，很好的解决了课
14、程设计中遇到的各种问题。这对我来说不仅是对 所学知识的理解、巩固和加深，而且增强了运用所学知识解决实际问题的能力和 对问题的分析能力。（2）此次课程设计中，我了解了许多以前从未接触过的知识，开阔了视野，增 长了见识，为以后的工作打下了坚实的基础。（3）这次课程设计，端正了我的学习态度，使我更深刻的认识到团结协作和虚 心求教的重要性，这是完成一份工作所必需的，也是做好一份工作的前提。七、附录参考文献王 银，数字电路逻辑设计 . 高等教育 方强，梁猛 .光纤通信 电子科技大学 . 小风 .adc0809数模转换器的测试与研究，师大学学报 . 夏路易 .单片机技术基础与实践 . 电子工业 康华光，大钦 . 电子技术基础模拟部分 .高等教育
