51單片機(jī)設(shè)計(jì)方案TOP10（九）

基于51單片機(jī)的光功率計(jì)的設(shè)計(jì)

　　摘要：通過(guò)光電傳感器將待測(cè)光信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行AD處理分析得到光信號(hào)的參數(shù)特性并在51單片機(jī)上通過(guò)串口通訊輸出。

　　1 背景概述

　　1.1 光功率定義

　　光功率是光在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。光功率常用單位是毫瓦(mW)和分貝(dB)，其中兩者關(guān)系為1mW=0dB，而小于1mW的分貝為負(fù)值。例如，在光纖收發(fā)器或交換機(jī)說(shuō)明書(shū)中，有其產(chǎn)品的發(fā)光和接收光功率，通常發(fā)光小于0dB。

　　接收端所能夠接收的最小光功率稱為靈敏度，能接收的最大光功率減去靈敏度的值稱為動(dòng)態(tài)范圍，發(fā)光功率減去接收靈敏度是允許光纖損耗值。

　　1.2 使用分貝做單位主要有兩個(gè)好處

　　(1)數(shù)值較小，便于記錄。電路放大倍數(shù)通常數(shù)量級(jí)較大，有些大型電路甚至達(dá)到萬(wàn)級(jí)以上。用分貝表示時(shí)，先轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)，數(shù)值較小，便于記錄。(2)運(yùn)算方便。放大器級(jí)聯(lián)時(shí)，總的放大倍數(shù)是各級(jí)相乘。用分貝做單位時(shí)，總增益就是相加。如果某個(gè)功率放大器第一級(jí)的放大倍數(shù)是100倍(20dB)，第二級(jí)是20倍(13dB)，則總功率放大倍數(shù)為2 000倍，總增益33dB。

　　1.3 光功率計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，要選擇適合的光功率計(jì)，應(yīng)該關(guān)注以下各點(diǎn)：

　　(1)選擇最優(yōu)的探頭類型和接口類型。

　　(2)評(píng)價(jià)校準(zhǔn)精度和編寫(xiě)校準(zhǔn)程序，與光纖和接頭要求范圍相匹配。

　　(3)確定這些型號(hào)與測(cè)量范圍和顯示分辨率相一致。

　　(4)具備直接插入損耗測(cè)量功能。

　　2 實(shí)驗(yàn)器件

　　光功率計(jì)探頭(光電傳感器)，P89V51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，RC低通濾波電路，TL074，CS5550，導(dǎo)線若干。

　　3 各功能模塊詳解

　　3.1 光功率計(jì)探頭

　　光功率計(jì)探頭，是光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的核心部件。探頭帶有光電傳感器，用來(lái)接收被測(cè)光源的輻射并將其轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。探頭采用雙線正負(fù)兩個(gè)端口輸出。當(dāng)被檢測(cè)光源強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，傳感器輸出的電流會(huì)隨之改變。我們通過(guò)對(duì)電流量變化進(jìn)行轉(zhuǎn)換分析最終獲得外部光源的光功率變化參數(shù)。