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1、四象限位置测量系统设计实验*而英理名就薮售金光电系统设计报告设计题目:四象限位置测量系统设计实验专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师:设计时间： 2017/12/291、 设计题方案论证；实验采用激光器作为光源，四象限探测器作为光电探测接收器，根据电子 和差式原理，实现可以直观、快速观测定位跟踪目标方位的光电定向装置，是 目前应用最广泛的一种光电定向方式。光发射电路主要由光源驱动器、光源（主要是半导体光源，包括LED、LD 等）、光功率自动控制电路（APC）等部分组成。用NE555组成的脉冲发生电路 来驱动650nm的激光器。四象限位置测量器是以光导模式工作的光伏探测器件。它利用集成电
2、路光 刻技术将一个探测器件光敏面窗口分割成4个面积相等、形状相同、位置对称 的区域而形成,4个探测区域具有基本相同的性能参数。作为一种常用的位置敏 感器件,当入射光点落在器件感光面的不同位置时，四象限探测器输出不同的电 信号,通过对此电信号进行处理,可以确定入射光点在感光面上的位置。四象限 光电探测器广泛应用于激光准直、测角、自动跟踪等精密光电检测系统中，通过 对光斑中心位置的精确定位来检测位移或偏角的大小。它利用半导体材料吸收光子能量引起的电子跃迁，将光信号转换为电信号。 通常是利用集成光路光刻技术将完整的PN结光电二极管的光敏面分割成几个 具有相同形状和面积、位置对称的区域，每个区域可以看
3、作1个独立的光电探 测器，其背面仍为一整片。理想情况下每个区域都具有完全相同的性能参量。影响四象限光电检测系统工作精度的因素主要包括外围大气环境、目标光 斑大小和光斑能量分布以及系统本身采用的算法、器件响应差异和噪声所带来 的四象限不均匀性。2、 各单元电路设计与分电路图绘制并分析工作原理;1、 STM32F103RBT6：STM32F103RBT6/STM32F103 是 ST 公司基于 ARM 最新 Cortex-M3 架构内核 的32位处理器产品，内置128KB的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定 时器、3路USART通讯口、2个HC端口、2个SPI端口、1个CAN接口
4、、一个 USB全速接口、有80个快速I/O端口等多种资源，时钟频率最高可达72MHz。 STM32F103RBT6 封装：LQFP642、四象限位置探测器:主要参数：芯片型号：SO66A；光谱相应范围：400-1 lOOnm； 峰值波长：940nm;暗电流：InA；3、CX1117-3. 3：CX1117-3. 3是一个正向低压降稳压器，输入电压范围：4. 75-12V,固定输出3.3V。典型应用电路如下：lOz/FTaiit /pV:NRS? .P.柠1C1：C(CV3PC：K3932：IX5R3T 上VD 二 A忘入sPAPA：PC: PC- PC Bl* P3M P3H K工4H上早一4
5、-一 44:ZZ,HL 工CS:申5、按照实验原理图检查电路，在确保没有接线错误的前提下，接通实训平 台电源，用J-LINK下载可执行文件“四象限.hex”。6、调节激光器高度，使光斑打在第一、二象限所在的水平线上：1）调整激光器二维底座的螺旋测微头，使光斑打在四象限的第一象限，观 察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标；2）调整激光器二维底座的螺旋测微头，使光斑打在四象限的第二象限，观 察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标；7、调整四象限的高度，使光斑打在第三、四象限所在的水平线上：1）调整激光器二维底座的螺旋测微头，使光斑打在四象限的第三象限，观 察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前
6、坐标；2）调整激光器二维底座的螺旋测微头，使光斑打在四象限的第四象限，观察液晶屏上光斑所在的位置及显示的当前坐标，如图所示。4、 安装、调试过程、故障问题分析及解决；在操作的时候，老师要我们认真翻阅实验手册，了解此次实验的各个内容, 实验器材，电路连接，注意事项以及操作步骤。接电源和接地的相关部分要确 保无误才能接通电源，为了避免仪器损坏这种情况，可以连电源用红线，连地 用黑线。我们初步查看了实验手册后，拿出实验所需的元件，我们迅速的把线 路连起来了。然后再通电源。问题出现了，点状半导体激光器没有发出激光。 浴室我们请教老师，原来我们拿的不是激光。然后老师给我们拿了正确的激光 器，然后我们完成
7、了本次实验。电路连线实物图5、 心得体会。经过这次的光电课程设计,我个人得到了不少的收获,一方面加深了我对课 本理论的认识，另一方面也提高了实验，操作能力。现在我总结了以下的体会和 经验。我觉得实验是很宝贵，很难得的一次机会。实验的过程全是我们学生自己动 手来完成的，这样，我们就必须要弄懂实验的原理。在这里我深深体会到理论 和实践结合的作用：弄懂实验原理，而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲 自动手，亲自开动脑筋，亲自去请教别人才能得到提高的。在实验过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性，提高实验效率的保证，有 的人一开始就赶着做，结果却越做越忙，主要就是这个原因。我也曾经犯过这 样的错误，刚开始没有认真吃透电路图，瞎着接线，结果看不到结果，所以要 稳扎稳打，一步一步的来。最后，通过这次的测试技术实验我不但对理论知识有了更加深的理解, 对于实际的操作和也有了质的飞跃。经过这次的实验，我们整体对各个方面都 得到了不少的提高。