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基于ATmega16的数字光功率计设计

导读: 开发一种由AVR单片机控制的通用便携光功率计,具有量程可自动转换,测量精度高,通用性强,携带方便的特点,非常适合在光信息、光通信领域使用。

  0 引言

  数字光功率计是一种由单片机控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器,是光纤通信干线铺设、设备维护、科研和生产使用的重要仪器。然而,传统的光功率计存在测量精度低,测量范围窄,便携性差等问题。针对这种情况,开发了一种由AVR单片机控制的通用便携光功率计,具有量程可自动转换,测量精度高,通用性强,携带方便的特点,非常适合在光信息、光通信领域使用。

  1 系统原理

  光功率就是光在单位时间内所做的功。该数字光功率计由微处理器、光电探测器、I/V变换器、量程自动转换、A/D转换、液晶显示等部分组成,其系统原理如图1所示。

 

  微处理器采用AVR系列ATmega16单片机,它是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。在外设方面,它具有一个可编程的UART和独立于片内振荡器的看门狗定时器等资源,支持SPI接口,允许ATmega16与其他外设或AVR单片机进行高速的同步数据传输。

  系统采用硅光电池作为光电探测器,它被设计用于把入射到它表面的光能转化为电能,因此,可用作光电探测器和光电池,被广泛用于实验室和野外便携式仪器等的探测器。在该系统中,硅光电池工作于零偏状态。

  自动量程转换部分通过运算放大器和多路选择开关CD4051来完成。反馈信号通过CD4051选择不同的量程,进行自动量程转换,以输出合适的电压信号。

  数据采集部分通过16位精度的A/D转换器AD7705完成将模拟电压信号转换成数字信号。数据经AVR单片机ATmega16处理后转换成光功率数据,在1602液晶屏幕上显示出来。

  本文设计的数字光功率计采用ATmega16来控制系统的整体工作。以硅光电池作为光电传感器,使用LM324将信号放大,通过16位精度的A /D转换器AD7705将模拟信号转换成数字信号。粗测数据的信号反馈,可使单片机控制CD4051选择不同的量程,以重新选择量程并进行A/D转换。最后用1602液晶显示光功率的大小。

 

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