基于单片机的光功率计设计.doc

一、设计题目:
光功率计的制作
设计要求:
1、设计一个频率可变的交流光源
2、测试不同频率的光源功率
3、利用51单片机,针对不同频率的光源可测试它的平均光功率,并用数码管显示
分析设计:
光功率计设计思想
测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤,测量光功率有热学法和光电法和其他的特殊方法。由于我们所学知识的限制,我们通过自己所熟悉的光电法来实现功率计的制作。
光电法就是用光电检测器检测光功率,设计中使用PIN光电二极管作为光电检测器。实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流,根据光功率P与PIN生成电流I的关系式;
I=RP
此电流与入射到光敏面上的光功率成正比,R为光电检测器的响应度。检测到的电流经过I/V变换,波长矫正后,再经过A/D转换模块,把模拟的电信号转化成数字信号通过数码管显示出来。因此,光功率计实际上是光电检测器PIN、I/V变换、 A/D转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。
I-V
变换
波长选择
A-D
变换
数字
显示
被测光
PIN
模块分解与功能
实现光功率计主要有两大模块即光源调制电路与模数转换电路。
(1)光源调制电路:
题目要求光源的频率在100KHz到1MHz的正弦信号或方波信号,因缺少可变电容因此频率最高能达350KHz。
光源调制电路图:
模数转换电路:
此模块主要利用51单片机与ADC0809来实现将输入的模拟电信号转换成数字信号并显示在数码管上。在Proteus中仿真结果如下:
AD转换部分电路图
3、所需器件:
LD激光二极管-------------------------1个
共阴极数码管--------------------------------4个
电路板--------------------------------1个
直流稳压电源--------------------------1个
万用表--------------------------------1个
电容22UF---------------------------- 1个
导线----------------------------------若干
钳子,镊子----------------------------------1把
晶振----------------------------------12M
4、元件参数:
PIN(型号:PDDM981)技术指标:
光敏面直径:60um 光谱响应范围:~ 响应度(波长=):
工作电压:-5V 暗电流(-5V):〈=1nA 结电容(-5V):〈1pF
上升时间:〈 下降时间:〈 工作温度:-20~+70摄氏度
实验调试:
功率计的核心是对检测电流经转化后电压的放大,使之适合在A/,和小信号的直接放大,因此在实际的设计过程中的光功率计的决定性部分是转化为模数转换芯片的正确应用和调试。
调试过程及问题的解决:
(1)单片机P0口驱动能力有限使用时应接上拉电阻。为了节约电阻使用我