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 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 ADC0804 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 uchar 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;unsigned 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 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;P00=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%1000/100 ;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 KeilSoftware 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 BL51 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