简易照明线路探测仪制作报告---副本

1简易照明线路探测仪制作报告（K题）【高职高专组】2013年9月5日2摘要简易照明线路探测仪具有：显示、探测、记录位置、节能、体积小、效率高等优点，能较好的准确探测出厚度为5mm五合板下,2根隐藏的照明电缆位置并记录显示，能区分出2根照明电缆线路走向并记录显示轨迹。简易照明线路探测仪由直流12V、5V稳压电源驱动、运放电路比较电路、滤波、单片机系统、1602液晶显示模块、电感线圈、光电TCR5000传感器电路实现对厚度为5mm下照明电缆的位置检测、区分及记录位置的控制。本设计是以单片机为核心的照明线路探测仪。系统采用直流稳压电路，当电感线圈感应到空间电场，经运放电路放大信号，经过低通滤波，通过比较电路滤掉杂波整理出单片机需要的方波将信号发送给单片机、经过编程实现位置检测、区分及记录位置的控制。简易照明线路探测仪从系统方案分析入手，详细讨论了整个系统的硬件电路和软件实现，并给出较为合理的解决方案。为了便于控制的实现和功能的扩展，采用了单片机作为核心控制器，设计了控制电路、检测电路，键盘电路、显示电路，通过比较法和及软硬件的配合，实现了整个电路的设计。关键字：单片机系统四运放集成电路比较器光电TCR5000传感器循迹模块电感线圈3目录简易照明线路探测仪制作报告（K题）.......................................................................................1一．系统方案设计...........................................................................................................................41.任务要求........................................................................................................................................42．方案的设计.................................................................................................................................5二．理论分析与计算.......................................................................................................................5三．电路和程序设计.......................................................................................................................7电路设计...........................................................................................................................................71程序设计........................................................................................................................................8四．系统测试...................................................................................................................................91测试方案........................................................................................................................................92测试结果分析................................................................................................................................9总结...................................................................................................................................................94一系统方案设计1.任务要求．基本要求（1）关闭60W白炽灯和11W节能灯，将节能灯的电缆按要求布设完毕后，将其点亮，手持探测仪在板正面扫描带电电缆的走向，探测到带电电缆时予以蜂鸣示意。（2）要求2分钟之内完成上述探测任务。（3）探测结束后，探测仪能回放显示带电电缆位置的方格号序列。．发挥部分（1）关闭11W节能灯，点亮白炽灯，仿照上述基本要求完成对白炽灯电缆走向的探测任务。（2）先关闭两盏灯，改变2根电缆的布设，并使其间隔不小于一个方格，然后再点亮两灯。要求探测仪能在1分钟内准确探测出5个指定位置是否有60W白炽灯带电电缆。（3）先关闭两盏灯，改变2根电缆的布设，并使其局部间隔小于一个方格，然后再点亮两灯。要求探测仪能在2分钟内准确探测出5个指定位置是否有60W白炽灯带电电缆。设计并制作具有显示器的简易照明线路探测仪，能在厚度为5mm的五合板正面探测出背面2根照明电缆的位置，电缆的布线如图1所示。电缆一端与220V交流电源插座相连；另一端连接着大螺口（E27）灯座，并分别拧入60W白炽灯和11W节能灯，各灯的亮灭由开关控制。两根电缆以图钉侧边压扣或胶带粘贴的方式布设，布线可在7×7方格组成的区域内根据需要任意调整。52．方案的设计本系统主要由单片机模块、运放电路、比较器、整流滤波，下面分别论证所设计的两种方案的选择。下面是方案的总体框图：方案原理描述：通过直流12v稳压电源给四运放集成电路LM324、比较器LM311供电。电感线圈将感应出的通电照明电缆磁场信号经LM324进行信号放大、整流滤波、再放大、通过比较器LM311把信号传给单片机进行处理并通过显示模块LCD1062记录显示位置。二．理论分析与计算电感线圈采用：高强聚酯漆包铜线型号：QZ-2Φ0.0914000匝传感器采用：光电TCR5000传感器循迹模块TCRT5000接收管接收到红外光时，电阻变小，相当于“导通”，+输入端电直流12V稳压电源信号放大整流滤波放大比较器直流5V稳压电源单片机最小系统显示模块电感线圈循迹模块6压变低，低-于输入端，输出低电平；没接收到光时电阻变大，相当于“断开”，+输入端电压变高，高于-输入端，输出高电平。1.VCC外接3.3v-5v2.GND外接GND3.DO小板数字量输出口（0和1）4.AO小板模拟量输出接口（0-5v）数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测模块是否被触发。信号放大整流滤波电路采用：四运放集成电路LM324LM324内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，工作电压范围宽工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因此采用此芯片在电路中使用。比较电路采用：电压比较器LM3117LM311电压比较器具有运行在更宽的电源电压，比较器数目1个，电源电压最小5v，输入偏移量最大7.5mv。两端输入端电压数值的高低，使输出翻转，达到控制的目的。三电路和程序设计电路设计当电感线圈遇到空间变化的磁场时，会感应出微弱的电流信号，经过LM324放大器进行信号放大。当放大电路输出放大的电流信号时进行整流滤波，滤除杂波干扰，并整流输出经过再次放大电流信号,通过电压比较电路使其输出兼容单片机系统应用的高低电平。81程序设计程序描述：通过电感线圈发回的信号脉冲，引发单片机外部中断源，进行信号处理，得出当前测量值（频率），通过对白炽灯频率与日光灯频率的比较，得出结果输出给LCD1602显示。程序流程图：开始初始化读按键键2?键3?功能1功能2功能3键1?功能1计时开始有60w？提示A存灯格数显示灯格数有11w？过线？Y提示B存灯格数显示格数Y格数加一Y结束提示C计时停，显示停，存结束返回显示当前格数N9四系统测试1测试方案硬件电路经测试工作正常；软件调试工作正常;2测试结果分析第一次测试很长时间只准确测试出三个位置，经查阅资料，得出±12v电源线对电磁线圈有很大干扰电磁干扰，解决办法是分别在±12v电源上并联一个C104和10uf电解电容解决了电源干扰的问题，第二次测试有一个位置没准确测出，经上网查资料得出了解决办法，因为12v变压器距离电磁线圈太近会对电磁线圈产生干扰，使变压器远离电磁线圈，加长电源线至2米1左右。总结本设计完成了题目的基本要求部分和发挥部分，四运放集成电路LM324、电压比较器LM311电路的设计及传感器循迹模块对坐标位置的定位。基本上实现了题设功能。由于时间有限，制作的成品有所缺陷不可避免。10