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东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第2次实验实验名称：光线强弱测量显示电路的设计院（系）：吴健雄学院专业：电类强化班姓名：学号：610142实验室:实验组别：同组人员：实验时间：2016年4月10日评定成绩：审阅教师：一、实验目的1.进一步熟悉Multisim软件仿真功能；2.初步了解和熟悉传感器的检测技术应用；3.掌握利用运算放大器构成单门限比较器、迟滞比较器和窗口比较器电路各元件参数的计算方法；4.掌握V/F转换电路的工作原理和基本电路结构；5.掌握数字信号的计数锁存与显示的方法；6.掌握数字信号与模拟信号的级联、切换的方法。二、实验内容利用光敏电阻及运算放大器等器件，设计一个光线强弱测量电路，要求电路能自动测量光线的强弱值，并按设计要求的方式显示测量值。电路应实现的功能与技术指标如下：1.基本要求（1）研究光敏电阻性能，设计一个放大电路，要求输出电压能随光线的强弱变化而变化。根据给定的光强变化范围，用万用表显示输出电压值。要求：参照表2.1，光照度从260lux到8000lux,对应的输出电压为1V到10V，列表给出显示的电压值与光照度的对应关系；1）光敏电阻5516光照度与对应电阻的关系表2.1光敏电阻5516光照度与对应电阻的关系分档光照度(lux)照在光敏电阻后阻值（Ω)1125-1701.25K-1.3K2240-310800-9003520-680560-60042900-3500260-29056800-8800170-200614000-17000130-1602）放大电路A.原理图B.工作原理由题意知，当光照度从260lux到8000lux,对应的输出电压为1V到10V。这也就意味着，当电阻从900Ω下降到170Ω，对应的输出电压为1V到10V。此处有两种方法可以实现，第一种方法是直流分压法，第二种方法是电桥法。1.直流分压法基本原理图：根据直流分压的原理列出方程：{𝑅1170+𝑅1×𝑉𝐶𝐶=10𝑅1900+𝑅1×𝑉𝐶𝐶=1解得：R1为负值，显然不符合题意，故此处不采用。2.电桥法注：基本原理图同A.原理图，故此处不再赘述。C.元件参数使用电桥法获得0.1V-1V的电压，再通过差分放大电路放大10倍，得到需要的1V-10V电压。所使用电桥图：列出方程：{𝑅1900+𝑅1×15−𝑅3𝑅2+𝑅3×15=0.1𝑅1170+𝑅1×15−𝑅3𝑅2+𝑅3×15=1根据所求的解，综合考虑仿真结果和可使用电阻，得出以下数据参数：{𝑅1=10.1𝑘𝛺𝑅2=1𝑘𝛺𝑅3=10.75𝑘𝛺D.仿真结果当光敏电阻阻值为860Ω时，输出电压为1.047V。当光敏电阻阻值为190Ω时，输出电压为9.963V。通过对光敏电阻各阻值的仿真，均能达到预期效果，而通过实物搭接后验证也确实如此。（2）设计一个输入光强分档显示电路，当光照度从260lux到8000lux变化范围内，分4档（参考表1的分档：2、3、4、5），用发光二极管显示对应光照度的范围并列表表示他们的关系。1）原理图注：发光二极管前加上620Ω的限流电阻，使得电流在10mA-20mA范围，达到既驱动发光二极管亮，又不会因为电流过大而烧坏二极管的目的。利用直流分压得到四个档位的比较电压值，用运放组成四个简单比较器，用发光二极管的发光个数对应显示相应的输入电压。2）对应光照度范围分档光照度/lux阻值/Ω下限/V上限/V分档值/V灯数2240-310800-9000.8802.21070.513520-680560-6004.6355.2244242900-3500260-2908.9039.3258356800-8800170-20010.15510.6049.54注：以上数据为在面包板上用电压表进行实际测量得到的结果，并非仿真结果。仿真结果与以上数据几乎一样。2.提高要求（1）设计一个矩形波发生器，要求其输出波形的高电平脉冲宽度随控制电压的变化而变化，控制电压就是在基本部分已经设计完成的随输入光强变化的输出电压值（1V~10V）；利用555定时器构成矩形波发生器，此时5脚接上个模块的输出电压（1V-10V），根据输入电压（1V-10V）的不同，3脚输出的矩形波的正脉宽将会对应改变。从而实现V/f的转换。（2）利用固定时钟信号，对上述可变的输出矩形波的高电平脉冲宽度进行计数，并用数码管显示所计数值。列表给出显示的数值和光强的对应关系。连线复杂，看不太清，请君听我娓娓道来。1.上个模块（555定时器）输出相应频率的脉冲，正脉宽作为使能端，使第一片74161计数。2.为了减小误差，级联第二片74161，使其所计数为显示在数码管上的数。3.为了使显示稳定，使用第三片74161作为锁存，用脉冲的下降沿作为锁存时钟信号。4.当脉冲为低电平时，清零第一片和第二片74161，使得计数可以反复进行，并且每次的值都一样。举例：此时在一个正脉宽中输出脉冲有2个。对应发光二极管上的灯数也是2个。此时对应于数码管上的显示也是2，和脉冲数相同。最后附上一张整体面包板图样：三、实验总结1.各人体会不同，请自己写总结。WINSTONYE