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1、上述这个请用表格做出来基于单片机技术的光电检测研究【摘要】光电检测这门技术在当前的经济发展形势下，已经被广泛应用于精密制造以及高科技武器等行业中。经过详细的调查和研究一种基于单片机技术的激光检测方法。主要是利用单片机进行激光脉冲信号的调制以及控制发射, 在此基础上，结合单片机与光电检测的相关技术设计了检测电路, 从而实现利用激光传载信号, 进行多路控制的方法与途径。【关键词】光电检测；单片机；脉冲信号；多路控制 简单来讲，单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，在工业检测、自动检测、智能仪器仪表、信息处理、光机电设备、家电等电子设备中得到广泛应用从而单片机技术迅速发展到各行各业。在20世纪6
2、0年代末, 随着光学技术、微电子技术、激光技术、材料技术、半导体技术的迅速发展, 在此基础上大范围地推动了光电技术的发展, 使得光电技术得到人们的广泛关注以及认可。特别是在军事中得到了很好的应用,举个例子来说，反激光制导武器系统、激光雷达这两者都利用到了光电技术。与此同时，在一些特殊的工业行业中, 举个例子来说，在零件检查、精密制造、精密测量、光纤通信等生产技术中，都在光电技术的运用中有很大程度上的依赖。并且因为光电技术的应用而让他们的工作效率大大的提高。但是, 目前的光电技术在现如今的发展形势下还属于比较前沿的技术,现存的一些光电产品由于原理非常复杂以及对生产加工技术的要求非常严格,所以光电
3、技术的造价一直以来都比较高, 不能被普通消费水平的用户所受。所以, 本文主要利用单片机结合光电技术从而进行开发并设计了这一光电控制系统1。以求让更多的人能感受到光电技术的好处所在。1. 基本原理 光电控制系统的基本原理是利用光电检测技术与单片机技术两者相结合的情况下来应用。如下图所示：半导体激光器 光电检测器 前置放大电路 单片机译码、判别处理单片机译码、判别处理 受控设备1,2,3n编码电源 单片机控制调制电信号 该系统利用了单片机对电源的控制，从而形成了一串有序的电源脉冲（键入了用户的基本信息），利用这 一串有序的电源脉冲来控制半导体激光器，从而发射出一串载有用户信息的激光脉冲波（信号波）
4、。在光电系统的检测下，再将信号波转化为电脉冲波（此时的电脉冲波的信号微弱而且受到外部因素的干扰，所以此时的信号不可以直接应用）。再通过前置放大电路对电脉冲波进行放大和除噪音的处理，此时的信号便可以通过单片机的驱动来使用并进行译码和判别处理，通过这些处理，单片机能够生成信号并以此来启动控制设备。2.关键技术 2.1激光调制技术以及编码技术 激光调制的一般概念是：激光是一种频率更高（1013 1015Hz）的电磁波，它具有很强的相干性，因而像以往电磁波（电视、收音机等）一样可以用来作为传递信息的载波，由激光“携带”的信息有：符号、图像、文字、语言等，在此基础上，通过一定的传输通道（光纤、大气等)送
5、到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息，这种将信息加载于激光的过程称之为激光调制技术2。举个例子来说，控制面板T D19C23具有性价比高、稳定性好等特点，并且在用途上使用广泛。其具体的编码过程是：首先在检测到一组二进制的编码时的情况下在单片机内设定，如果检测到“1”，通电为30s,如果检测到“0”就断电为30s，然后再进行循环执行，便会形成一周期脉冲。2.2光电检测器件的选取 在现如今的发展形势下，光电检测技术中常用到的一些光电检测器件有光敏电池、CCD阵列、光敏电阻、PIN、光电三极管、光电二极管、光电倍增管、以及雪崩二极管等一些半导体器件。选择光电检测器件可以参照下图所示来进行选取
6、。特性光电特性 电特性 时间特性 噪声特性 环境特性 器件 灵敏度 伏安特性 外加电压 T D 面积 体积 温度特性 长期稳定响应光电 很高 饱和型 很高 小 很高 大 很大 高 好 倍增管光敏 高 电阻型 高 很大 低 小 小 低 一般电阻光电池 低 光伏型 不需要外电源 大 低 小 小 低 一般 光电 一般 光伏型 低 很小 高 小 很小 高 最好 和饱和型二极管PIN 一般 饱和型 低 很小 高 小 很小 高 好光电 高 饱和型 低 大 低 大 小 低 差三极管 从上表可以看出来光电二极管是最佳选择。它具有做好的长期稳定性，面积比较小，所以选择它作为此系统的光电检测器。不过在连接时要注意
7、光电二极管在反偏状态时的检测情况，如下图所示2.3检测电路的频率特征分析 如上图所示：当我们给定输入光照度时，在负载上取得最大功率输出时的条件是：足RL=Rb和gGb。此时,uL=(RL/2)Se/(1+jkf),时间常f=RLCj/2,上限频率fHC=1/2f=1/RLCj;同样可以得出,电流放大时希望得到最大输出电流,此时要求满足RLRb且g很小,uL=SeRL/(1+jkf),时间常数f=RLCj,限频率fHC=1/2RLCj;电压放大时,希望得到最大输出电压,则要求满足RRb(例如RL10Rb)且gGb。此时,uL=SeRb/(1+jkf),时间常数f=RbCj,上限频率fHC=1/2
8、RbCj。此处,Cj为光电二极管结电容,Rg为内阻，Se为光电流。RL是前置放大电路的输入电阻。在设计中考虑到为从光电二极管中得到足够的信号功率和电压,RL和Rb不能太小。根据其微变等效电路可得RL和Rb过大又会引起高频截止,频率下降,降低了通频带宽度3。2.4 噪声处理以及前置放大电路的设计 噪声的处理以及前置放大电路的设计是光电检测电路中最关键的部分，因为在实际光电检测电路中有很多的噪声和外部的干扰，外部的干扰主要是随机的波动和光调制以及电路干扰、光路传输的介质的端流和入射的散光。这些外部的干扰可以通过去除杂散光转而选择偏振片或者稳定光源等方法来操作4。内部的干扰主要有光电检测电路中的部分
9、半导体器件，也可以通过电容耦合的方法来得到解决。所以，为了减少与内部噪声的影响，选择了如下所示的无噪声偏置放大电路图。3结束语 这个系统具有价格低廉、操作简单、系统稳定、原理简单等优点，能够让更多的用户认识到它的重要性。在智能化程度更高的要求方面，会有很大的前景发展。参考文献1王鸿磊1,2,张雪松1.王鸿磊，张雪松基于信息传播算法的云存储系统架构研究J.河北软件职业技术学院学报.2014(04)2秦志春,陈西武,周彬,徐汉中,田桂蓉,杜其学,徐振相.小型点火器燃烧特性的光电子诊断A.新世纪新机遇新挑战知识创新和高新技术产业发展（下册）C.20143吴强,刘其奇,杨全胜,徐造林,王晓蔚.基于系统
10、软件分析与设计的嵌入式系统实验J.计算机教育.2015(04)4秦迎春,陈立旺,艾运阶.基于应用型人才培养深化单片机应用教学改革J.现代计算机(专业版).2015(04)测量学模拟试卷一、 单项选择题（每小题1 分，共20 分）在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。得分评卷人复查人1经纬仪测量水平角时，正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差（A ）。A 180 B 0 C 90 D 2702. 1：5000地形图的比例尺精度是（ D ）。A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不属于基本测量工作范畴的一项是（ C）
11、。A 高差测量 B 距离测量 C 导线测量 D 角度测量4. 已知某直线的坐标方位角为220，则其象限角为（D ）。A 220 B 40 C 南西50 D 南西405. 由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为（A ）。A 坐标正算 B 坐标反算 C 导线计算 D 水准计算6. 闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差（ A ）。A为一不等于0的常数 B 与导线形状有关 C总为0 D 由路线中两点确定7. 在地形图中，表示测量控制点的符号属于（D ）。A 比例符号 B 半依比例符号 C 地貌符号 D 非比例符号8. 在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为（A ）。A 后方交
12、会 B 前方交会 C 侧方交会 D 无法确定9. 两井定向中不需要进行的一项工作是（C ）。A 投点 B 地面连接 C 测量井筒中钢丝长度 D 井下连接10. 绝对高程是地面点到（ C ）的铅垂距离。A 坐标原点 B任意水准面 C 大地水准面 D 赤道面11下列关于等高线的叙述是错误的是：（A ）A 高程相等的点在同一等高线上B 等高线必定是闭合曲线，即使本幅图没闭合，则在相邻的图幅闭合C 等高线不能分叉、相交或合并D 等高线经过山脊与山脊线正交12下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是（B ）A几何图形符号，定位点在符号图形中心B符号图形中有一个点，则该点即为定位点C宽底符号，符号定位
13、点在符号底部中心D底部为直角形符号，其符号定位点位于最右边顶点处13下面关于控制网的叙述错误的是（D ）A 国家控制网从高级到低级布设B 国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等C 国家控制网分为平面控制网和高程控制网D 直接为测图目的建立的控制网，称为图根控制网14下图为某地形图的一部分，各等高线高程如图所视，A点位于线段MN上，点A到点M和点N的图上水平距离为MA=3mm，NA=2mm，则A点高程为（A ）ANM373635A 36.4m B 36.6m C 37.4m D 37.6m100301303010030DCBA15如图所示支导线，AB边的坐标方位角为，转折角如图，则CD边的
14、坐标方位角为（ B ）A B C D16三角高程测量要求对向观测垂直角，计算往返高差，主要目的是（D ）A 有效地抵偿或消除球差和气差的影响B 有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响C 有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响D有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响17下面测量读数的做法正确的是（ C ）A 用经纬仪测水平角，用横丝照准目标读数B 用水准仪测高差，用竖丝切准水准尺读数C 水准测量时，每次读数前都要使水准管气泡居中D 经纬仪测竖直角时，尽量照准目标的底部18水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是（ D ）。A 对中-整平-瞄准-读数 A 整平-瞄准-读数-精平C 粗平-精平
15、-瞄准-读数 D粗平-瞄准-精平-读数19矿井平面联系测量的主要任务是（ D ）A 实现井上下平面坐标系统的统一 B 实现井上下高程的统一C 作为井下基本平面控制 D 提高井下导线测量的精度20 井口水准基点一般位于（ A ）。A 地面工业广场井筒附近 B 井下井筒附近C 地面任意位置的水准点 D 井下任意位置的水准点二、 填空题（每空2分，共20分）得分评卷人复查人21水准测量中，为了进行测站检核，在一个测站要测量两个高差值进行比较，通常采用的测量检核方法是双面尺法和 。22直线定向常用的标准方向有真子午线方向、_磁北方向_和坐标纵线方向。23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_和不
16、依比例符号。24 井下巷道掘进过程中，为了保证巷道的方向和坡度，通常要进行中线和_的标定工作。25 测量误差按其对测量结果的影响性质，可分为系统误差和_偶然误差_。26 地物注记的形式有文字注记、 _ 和符号注记三种。27 象限角的取值范围是： 0-90 。28 经纬仪安置通常包括整平和 对中 。29 为了便于计算和分析，对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示，这个数学曲面称为 参考托球面 。30 光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和 差分 。三、 名词解释（每小题5分，共20分）得分评卷人复查人31竖盘指标差竖盘分划误差32水准测量利用水准仪测定两点间的高差33系统误差由客
17、观原因造成的具有统计规律性的误差34视准轴仪器望远镜物镜和目镜中心的连线四、 简答题（每小题5分，共20分）得分评卷人复查人35简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。对中，整平，定向，测角。观测角度值减去定向角度值36什么叫比例尺精度？它在实际测量工作中有何意义？图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍37简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。38高斯投影具有哪些基本规律。五、 计算题（每小题10分，共20分）得分评卷人复查人39在1：2000图幅坐标方格网上，量测出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae
18、= 5.2cm。试计算AB长度DAB及其坐标方位角AB。abdceBA120014001600180040从图上量得点M的坐标XM=14.22m, YM=86.71m；点A的坐标为XA=42.34m, YA=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。测量学 标准答案与评分说明一、 一、 单项选择题（每题1分）1 A； 2 D； 3 C； 4 D； 5 A； 6 C； 7 D； 8 A； 9 C； 10 C；11 A；12 D；13 B；14 A； 15 B；16 A；17 C；18 D； 19 A；20 A二、 二、 填空题 （每空2分，共20分）21 变更仪器高法22 磁北方向2
19、3 半依比例符号（或线状符号）24腰线25偶然误差26数字注记27 大于等于0度且小于等于90度（或0, 90）28 对中29 旋转椭球体面30 脉冲式测距仪三、 三、 名词解释（每题5分，共20分）31竖盘指标差：在垂直角测量中，当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向其正确位置90度或270度，而是与正确位置相差一个小角度x, x即为竖盘指标差。32 水准测量：利用一条水平视线并借助于水准尺，测量地面两点间的高差，进而由已知点的高程推算出未知点的高程的测量工作。33 系统误差：在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误
20、差。34视准轴：望远镜物镜光心与十字丝中心（或交叉点）的连线。四、 四、 简答题（每题5分，共20分）35（1）在测站点O上安置经纬仪，对中，整平（1分）（2）盘左瞄准A点，读数LA，顺时针旋转照准部到B点，读数LB，计算上半测回角度O1=LB-LA； （2分）（3）旋转望远镜和照准部，变为盘右方向，瞄准B点读数RB，逆时针旋转到A点，读数RA，计算下半测回角度O2=RB-RA； （3分）（4）比较O1和O2的差，若超过限差则不符合要求，需要重新测量，若小于限差，则取平均值为最终测量结果 O = （O1+O2）/2 （5分）36 图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。（3分）其作用主要在
21、于：一是根据地形图比例尺确定实地量测精度；二是根据地形图上需要表示地物地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。（5分）37 要素计算：从图纸上量算待测设点的坐标，然后结合已有控制点计算该点与控制点连线之间的方位角，进而确定与已知方向之间所夹的水平角，计算待测设点到设站控制点之间的水平距离。（3分）测设过程：在设站控制点安置经纬仪，后视另一控制点，置度盘为0度，根据待定方向与该方向夹角确定方向线，根据距离确定点的位置。（5分）38 高斯投影的基本规律是：（1） （1） 中央子午线的投影为一直线，且投影之后的长度无变形；其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越
22、远，其长度变形也就越大；（2） （2） 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴；（3） （3） 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形；（4） （4） 中央子午线和赤道的投影相互垂直。评分说明：答对一条得2分，答对三条即可得满分。五、 五、 计算题（每题10分，共20分）39 bd = ad ab = 1.9cm， 因此X = -38m； ce = ae ac = 3.6cm, 因此Y = -72m; （3分） (或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标) 因此距离为：81.413m （6分）AB的方位角为：2421033 （10分）（方位角计算应说明具体过程，过程对结果错扣2分）40 X = XA XM = 28.12m, Y = YA YM = -1.71m (2分) 距离d = (X2 + Y2)1/2 = 28.17m （5分） 方位角为：356 3112 （应说明计算过程与主要公式） （10分） 可通过不同方法计算，如先计算象限角，再计算方位角。说明：在距离与方位角计算中，算法公式对但结果错各1分测量学试卷 第 12 页（共 7 页）