測量燈罩表面污染程度的電路設計畢業(yè)設計

1、<p>　　本科學生畢業(yè)論文（設計）</p><p>　　題 目 測量燈罩表面污染程度的電路設計 </p><p>　　學 院 物理與電子信息學院 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　論文字數(shù) 4845 </p>&l

3、t;p>　　完成日期 2013 年 3 月 29 日</p><p>　　論文題目 測量燈罩表面污染程度的電路設計 </p><p><b>　　學生姓名、學院：</b></p><p><b>　　中文摘要</b></p><p&g

4、t;　　本文介紹了一種測量燈罩污染程度的電路。本設計中調(diào)制電路對光源發(fā)出的紫外光進行調(diào)制，已調(diào)制的紫外光照到車燈燈罩上，燈罩散射回來的光由對特定波長敏感的紫外光探測器接收，紫外光探測器將光強轉(zhuǎn)換成電信號，電信號送至處理電路，處理電路輸出電壓。當燈罩污染達到一定程度時，處理電路輸出高電平，啟動車燈清洗器，清洗干凈后，自動關(guān)閉清洗器。本設計的目的在于既能保持車燈表面清潔，又能減少對燈罩不必要的清洗，延長清洗器的壽命。 <

5、/p><p>　　關(guān)鍵詞： 污染程度；調(diào)制電路；處理電路 </p><p>　　英文題目 The circuit design about detecting the pollution degree of lamp shade </p><p><b>　　學生姓名、學院： </b&g

6、t;</p><p><b>　　英文摘要</b></p><p>　　This article introduces a kind of circuit of detecting the pollution degree of lamp shade.In this design,the modulator circuit modulates the ultravio

7、let light from the light source.The modulated ultraviolet shines on the lamp shade and scattered light from the lamp shade is received by the sensitive to a particular wavelength ultraviolet detector.The ultraviolet det

8、ector converts light into electrical signals and electrical signals sent to the processing circuit.the processing circuit outputs v</p><p>　　英文關(guān)鍵詞 pollution degree,detector,processing circuit &

9、lt;/p><p>　　安徽師范大學本科生畢業(yè)論文（設計）評定意見</p><p>　　安徽師范大學本科生畢業(yè)論文（設計）評定意見</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　緒論.........................................................1&l

10、t;/p><p>　　1.1 檢測燈罩污染程度的背景及意..................................1</p><p>　　1.2 本論文的主要內(nèi)容............................................2</p><p>　　設計總體方案....................................

11、.............2</p><p>　　2.1 總體規(guī)劃 ....................................................2</p><p>　　2.2 芯片選型及介紹...............................................3</p><p>　　2.2.1 單片機的選型及簡介.

12、......................................3</p><p>　　2.2.2 光電二極管的選型及簡介...................................5</p><p>　　2.2.3 電壓比較器的選型及簡介...................................6</p><p>　　2.2.4

13、放大器的選型及簡介.......................................6</p><p>　　2.2.5 其它器件的選型及簡介.....................................6</p><p>　　第3章 硬件電路的設計...............................................6 3.1 調(diào)制電路

14、的設計...............................................7</p><p>　　3.2 處理電路的設計...............................................7 3.3 整體電路的設計...............................................8</p><p>　　第

15、4章 軟件程序的設計...............................................9</p><p>　　總結(jié)................................................................9</p><p>　　參考文獻.............................................

16、..............10</p><p>　　測量燈罩表面污染程度的電路設計</p><p>　　馬書芳，物理與電子信息學院</p><p>　　摘 要：本文介紹了一種測量燈罩污染程度的電路。本設計中調(diào)制電路對光源發(fā)出的紫外光進行調(diào)制，已調(diào)制的紫外光照到車燈燈罩上，燈罩散射回來的光由對特定波長敏感的紫外光探測器接收，紫外光探測器將光強轉(zhuǎn)換成電信號，電信號送

17、至處理電路，處理電路輸出電壓。當燈罩污染達到一定程度時，處理電路輸出高電平，啟動車燈清洗器，清洗干凈后，自動關(guān)閉清洗器。本設計的目的在于既能保持車燈表面清潔，又能減少對燈罩不必要的清洗，延長清洗器的壽命。</p><p>　　關(guān)鍵詞：污染程度；調(diào)制電路；處理電路。</p><p>　　The circuit design about detecting the pollution degr

18、ee of lamp shade </p><p>　　MA,Shufang、The College of Physics and Electronic Information</p><p>　　Abstract：This article introduces a kind of circuit of detecting the pollution degree of lamp sha

19、de.In this design,the modulator circuit modulates the ultraviolet light from the light source.The modulated ultraviolet shines on the lamp shade and scattered light from the lamp shade is received by the sensitive to a

20、particular wavelength ultraviolet detector.The ultraviolet detector converts light into electrical signals and electrical signals sent to the processing circuit.the processing circuit </p><p>　　Key words：pol

21、lution degree,detector,processing circuit </p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 檢測燈罩污染程度的背景及意義</p><p>　　車燈照明狀況是夜間或光線差的條件下安全行駛的重要影響因素。車燈燈罩污染程度的大小會影響照明效果，甚至

22、導致交通事故?，F(xiàn)有的車燈清洗裝置及方法中，采用持續(xù)清洗燈罩的技術(shù)或間歇性的啟動清洗裝置技術(shù)或人工啟動清洗裝置技術(shù)，缺少判斷車燈污染程度的方法，不能根據(jù)燈罩實際污染程度啟動清洗裝置。采用持續(xù)清洗燈罩技術(shù)會減少燈罩及清洗器的使用壽命，在大多數(shù)情況下是沒有必要的；采用間歇性的啟動清洗裝置技術(shù)，每隔一段固定的時間自動開啟清洗裝置，在燈罩污染程度不高的時候是沒有必要的，在污染程度高的時候可能無法及時清除燈罩表面的污物；采用人工啟動清洗裝置技術(shù)，不

23、能保證車燈在工作過程中燈罩始終保持清潔，帶來隱患。</p><p>　　因此，為了克服上述技術(shù)缺陷，需要一種判斷燈罩表面污染程度的電路，以便控制車燈清洗裝置的啟動。</p><p>　　本設計提供一種測量燈罩污染程度的電路，該電路中對特定波長敏感的紫外光探測器輸出電信號的大小與車燈燈罩表面的污染程度有關(guān)，處理電路輸出的電信號可用于控制車燈清洗器。避免對燈罩的不必要的清洗，延長燈罩和車燈清洗

24、器的使用壽命；及時清洗燈罩，保持車燈在工作過程中的清潔。</p><p>　　本設計本著學習、創(chuàng)新、服務人類的思想，更多的保障人們的方便及安全。</p><p>　　1.2 本論文的主要內(nèi)容</p><p>　　本論文主要的內(nèi)容就是通過一種測量燈罩污染程度的電路的硬件、軟件及整體結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，完成本設計，用該電路控制清洗裝置，實現(xiàn)自動清洗的目的；本設計需要考慮芯片的選

25、型，軟硬件的調(diào)試，盡可能選擇一種最佳方案。</p><p>　　第2章 設計總體方案</p><p><b>　　2.1 總體規(guī)劃</b></p><p><b>　　原理框圖如下：</b></p><p>　　其中：1.調(diào)制電路，2.受調(diào)制的紫外光，3.車燈燈罩，4.散射光，5.對特定波長敏感的紫

26、外光探測器，6.電信號，7.處理電路，8.車燈清洗器。</p><p>　　調(diào)制電路包括方波信號發(fā)生器、LED驅(qū)動器和LED燈；處理電路包括放大器、選頻網(wǎng)絡、整流濾波電路和電壓比較器。</p><p>　　調(diào)制電路對光源發(fā)出的紫外光的強度進行調(diào)制，已調(diào)制的紫外光照到車燈燈罩上，燈罩散射回來的光由對特定波長敏感的紫外光探測器接收，紫外光探測器將光強轉(zhuǎn)化成電信號，電信號送至處理電路進行處理，處

27、理電路輸出的電信號控制車燈清洗器；</p><p>　　處理電路對信號的處理過程包括放大、選頻和整流濾波過程。</p><p>　　只有在車燈工作的過程中該電路才工作，檢測車燈燈罩的污染程度。</p><p>　　車燈工作時，車燈燈罩會因環(huán)境的影響而受到污染，若用現(xiàn)在的車燈清洗技術(shù)對燈罩進行清洗，可能會減少燈罩及車燈清洗器的使用壽命或不能及時清洗燈罩，此時，可用上述

28、方法控制車燈清洗器，當燈罩污染達到一定程度時，啟動車燈清洗器，該方法將燈罩污染程度轉(zhuǎn)換為電壓，將電壓與設定的兩個閾值電壓比較以決定是否啟動車燈清洗器，達到自動清洗的目的。 </p><p>　　當整流濾波電路輸出的電壓小于電壓比較器較小的閾值電壓時，電壓比較器輸出低電平，關(guān)閉車燈清洗器；當整流濾波電路輸出的電壓在兩個閾值電壓之間時，電壓比較器輸出的電壓維持原來的值不變。</p><p>　

29、　2.2 芯片選型及介紹</p><p>　　盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。</p><p>　　2.2.1 單片機的選型及簡介</p><p>　　方波信號發(fā)生器采用單片機，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機，本設計采用AT89S51單片機，其工作

30、電壓范圍為4-5.5V。</p><p>　　表2-1 AT89S51特殊功能寄存器列表</p><p>　　注：帶*號的特殊功能寄存器都是可以位尋址的寄存器</p><p>　　AT89S51單片機內(nèi)部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，兩個16位的定時/計數(shù)器T0和T1，4個8位的I/O端P0、P1、P2、P3等組成。單片微機內(nèi)部最核心的部分是C

31、PU。CPU主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，控制存儲器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算以及位操作處理等，CPU按其功能可分為運算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器PC、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。運算器由算術(shù)邏輯器部件ALU、累加器ACC、暫

32、存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW，BCD碼運算調(diào)整電路等組成。</p><p>　　圖2-1 AT89S51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個通用寄存器B和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能[3]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。</p><p>　　2.2.2 驅(qū)動器的選型及簡介</p><p

33、>　　驅(qū)動器用來驅(qū)動紫外LED燈發(fā)光，其功率應足夠大。本設計采用芯片DD311。</p><p>　　DD311是一單通道輸出的LED恒流驅(qū)動器，內(nèi)建電流鏡與電流開關(guān)組件，是專為驅(qū)動大功率LED而設計的芯片。DD311可驅(qū)動高達1安培的沈入電流（sink current），并可透過調(diào)整參考輸入電流()來任意設定輸出電流的大小。輸出電流值約為100倍的，可由調(diào)整外掛電阻或偏壓(bias)電壓來設定。微調(diào)或使能

34、偏壓電壓可校正LED間的亮度不一或?qū)崿F(xiàn)多顆LED間整體亮度同時調(diào)整。芯片的輸出端可承受高達36V的電壓，支持多顆大功率LED的串接應用。內(nèi)建輸出使能端(Enable)，可輕易地實現(xiàn)大功率LED的高灰階應用。 </p><p>　　表2-2 DD311的引腳定義</p><p>　　輸出電流()大小是通過調(diào)整參考輸入電流()來設定。約為的 100 倍?？捎山釉?Rext 端與偏壓()電源間

35、的外掛電阻來設定；亦可直接控制 REXT 端之偏壓電壓()。調(diào)整外掛電阻或值可以控制高達 1A的恒流輸出范圍。需注意在裝置本體溫度與環(huán)境溫度達到平衡前，輸出電流會有微幅的增減情形。輸出電流值可透過下列等式來概算： </p><p>　　芯片的散熱功率受到封裝與環(huán)境溫度的限制，故在設定最大輸出電流值到實際操作條件。最大可散熱功率可由以下式子來做計算: </p><p>　　最大散熱功率Pd(

36、W) = (最大接面溫度 Tj(°C) – 環(huán)境溫度 Ta(°C)) /熱阻值(°C / Watt)</p><p>　　2.2.3 電壓比較器的選型及簡介</p><p>　　電壓比較器核心器件選擇芯片MIC833，MIC833是一種微功率的精密雙電壓比較器，有一個參考電壓；有高和低兩個閾值電壓，閾值電壓由三個外界電阻確定；電壓檢測閾值精確到1%；電源電流

37、極低(1µa,典型。</p><p>　　表2-3 MIC833引腳說明</p><p>　　2.2.4 放大器的選型及簡介</p><p>　　放大器的放大倍數(shù)可調(diào)，以使其輸出電壓滿足后續(xù)電路的要求。本設計中選用LF357。</p><p>　　LF357的電源電壓VCC最大范圍為22V，輸入電壓Vi范圍為20V，差分輸入電壓Vi

38、d范圍為40V。</p><p>　　2.2.5 其它器件的選型及簡介</p><p>　　選擇紫外LED燈、濾光片、光電二極管的光的波長范圍要匹配，選型如下表。</p><p><b>　　表2-4</b></p><p>　　第3章 硬件電路的設計</p><p>　　方波信號發(fā)生器與驅(qū)動LE

39、D的電路電連接，驅(qū)動LED的電路與紫外LED燈電連接；放大器與選頻電路電連接，整流濾波電路與電壓比較器電連接，濾光片放在光電二極管附近，濾光片和光電二極管放在不受紫外LED燈直接發(fā)出的光線影響的位置。</p><p>　　放大器和選頻電路的位置可調(diào)換，即可先將光電二極管與放大器電連接，再將放大器與選頻電路電連接，選頻電路與整流濾波電路電連接；也可先將光電二極管與選頻電路電連接，再將選頻電路與放大器電連接，放大器與

40、整流濾波電路電連接。光電二極管采用無偏置工作電路。</p><p>　　3.1 調(diào)制電路的設計</p><p>　　單片機控制驅(qū)動LED的電路的工作。單片機第1引腳產(chǎn)生40KHZ的交流信號，在 VLED與 GND 端間加入一足夠大的電容以保持LED工作電源電壓（VLED）的穩(wěn)定。VEN為5V，VOUT控制在3V以下時，可以有效避免過熱及降低恒流陡升的可能，本設計將其設置為1V，Vbias用

41、2.5V電源，此時ILED約為0.8A。</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2 處理電路的設計</p><p>　　放大電路采用反向偏置電路，反向偏置電路的響應速度快，輸出信號與輸入信號同相位 ；采用單向橋式型RC整流濾波電路，可以使輸出更加平滑；選頻網(wǎng)絡的諧振頻率為40KHZ。 </p>&l

42、t;p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　3.3 整體電路的設計</p><p>　　紫外LED燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片后照到二極管上，二極管的輸出接到放大器，結(jié)合上述調(diào)制電路及處理電路，整個電路設計如下。</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　第4章 軟

43、件程序的設計</p><p>　　本設計主要用單片機產(chǎn)生40KHZ的方波信號，作為驅(qū)動器DD311的時能輸入。</p><p>　　周期1/40KHZ=25us，由于占空比為1:1，故計數(shù)時間約為12us，采用12MHZ晶振，計數(shù)12，用T0進行計數(shù)。本設計的程序如下：</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p>

44、<p>　　SJMP STAR </p><p>　　ORG 000BH ；T0中斷入口地址 </p><p>　　SJMP LOOP </p><p>　　ORG 0030H  ；主程序開始地址 </p><p>　　STAR: MOV TMOD,#02H 

45、；選擇定時/計數(shù)器T0工作方式2關(guān)閉T1 MOV IE,#82H  ；開總中斷和T0中斷 </p><p>　　MOV TH0,#0F4H  ；向T0高8位送入初值</p><p>　　MOV TL0,#0F4H  ；向T0低8位送入初值 </p><p>　　SETB TR0 

46、 ；啟動T0</p><p>　　SJMP $  ；等待中斷 </p><p>　　CPL P1.0 ；P1.0輸出取反 </p><p>　　LOOP: RETI  ；中斷返回</p><p><b>　　END </b>&l

47、t;/p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文設計的測量燈罩污染程度的電路采用了紫外LED燈，紫外光散射性好，用濾光片濾除其它光的干擾，用單片機的P1.0口作為驅(qū)動器使能端的輸入信號，單片機的部分用匯編語言編寫，方便用戶或設計者更新。</p><p>　　通過本設計的硬件電路可以看出，本設計安裝簡單、成本低，是一個必要的實用的

48、創(chuàng)新電路，為燈罩清洗裝置提供一個自動開關(guān)，可自動清洗燈罩，提高安全性。</p><p>　　經(jīng)過兩個月的努力，在老師和同學的幫助下終于徹底的做完了畢業(yè)設計的所有工作。通過這次的畢業(yè)設計，我能運用已學的知識解決我在設計中遇到的問題，使自己的動手能力和思考問題的能力得到了很大的提高。在做設計的過程中我查閱了很多的資料，并認真的閱讀這些與我的設計相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識的儲備量也有所增加。這是我在整

49、個設計中得到的最好的回報。</p><p>　　我對每個電路模塊分別進行了設計，但關(guān)鍵是如何把各個模塊銜接起來，這需要對每個芯片的應用及性能熟練的掌握，對單片機的編程相對簡單，只有一個程序，但是若需要多個子程序時，我還需要多加練習。</p><p>　　通過這次設計我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設計過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識掌握的不牢固，所掌握的電路設計知識還不夠多，

50、我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學習中得到改善。而且，通過這次設計，我懂得了學習的重要性，學會了堅持和努力，這將為以后的學習做出了最好的榜樣！同時，該設計也有不足之處，希望大家可以多多改善，以后我將繼續(xù)學習。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 陳大欽編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗(第二版)[M].湖北:機械工業(yè)出版社,2001

51、</p><p>　　[2] 李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京:北航出版社，2010</p><p>　　[3] 彭小毛 車燈清洗裝置 專利 </p><p>　　[4] 周明杰 黃元元 燈具的自清潔功能實現(xiàn)方法及具有自清潔功能的燈具 專利 </p><p>　　[5] 賈紅輝 黃紅錫 張海良 衣文軍 張揚 常勝利 紫外光散射通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)