1、四象限位置測量系統設計實驗*而英理名就藪售金光電系統設計報告設計題目:四象限位置測量系統設計實驗專業班級: 學生姓名: 學生學號: 指導教師:設計時間： 2017/12/291、 設計題方案論證；實驗采用激光器作為光源，四象限探測器作為光電探測接收器，根據電子 和差式原理，實現可以直觀、快速觀測定位跟蹤目標方位的光電定向裝置，是 目前應用最廣泛的一種光電定向方式。光發射電路主要由光源驅動器、光源（主要是半導體光源，包括LED、LD 等）、光功率自動控制電路（APC）等部分組成。用NE555組成的脈沖發生電路 來驅動650nm的激光器。四象限位置測量器是以光導模式工作的光伏探測器件。它利用集成電

2、路光 刻技術將一個探測器件光敏面窗口分割成4個面積相等、形狀相同、位置對稱 的區域而形成,4個探測區域具有基本相同的性能參數。作為一種常用的位置敏 感器件,當入射光點落在器件感光面的不同位置時，四象限探測器輸出不同的電 信號,通過對此電信號進行處理,可以確定入射光點在感光面上的位置。四象限 光電探測器廣泛應用于激光準直、測角、自動跟蹤等精密光電檢測系統中，通過 對光斑中心位置的精確定位來檢測位移或偏角的大小。它利用半導體材料吸收光子能量引起的電子躍遷，將光信號轉換為電信號。 通常是利用集成光路光刻技術將完整的PN結光電二極管的光敏面分割成幾個 具有相同形狀和面積、位置對稱的區域，每個區域可以看

3、作1個獨立的光電探 測器，其背面仍為一整片。理想情況下每個區域都具有完全相同的性能參量。影響四象限光電檢測系統工作精度的因素主要包括外圍大氣環境、目標光 斑大小和光斑能量分布以及系統本身采用的算法、器件響應差異和噪聲所帶來 的四象限不均勻性。2、 各單元電路設計與分電路圖繪制并分析工作原理;1、 STM32F103RBT6：STM32F103RBT6/STM32F103 是 ST 公司基于 ARM 最新 Cortex-M3 架構內核 的32位處理器產品，內置128KB的Flash、20K的RAM、12位AD、4個16位定 時器、3路USART通訊口、2個HC端口、2個SPI端口、1個CAN接口

4、、一個 USB全速接口、有80個快速I/O端口等多種資源，時鐘頻率最高可達72MHz。 STM32F103RBT6 封裝：LQFP642、四象限位置探測器:主要參數：芯片型號：SO66A；光譜相應范圍：400-1 lOOnm； 峰值波長：940nm;暗電流：InA；3、CX1117-3. 3：CX1117-3. 3是一個正向低壓降穩壓器，輸入電壓范圍：4. 75-12V,固定輸出3.3V。典型應用電路如下：lOz/FTaiit /pV<xh=3.3V "i0C210/j F Tant Min4、液晶 LCD12864：1）顯示原理：本實驗采用的LCD12864液晶，水平方向（X

5、方向）具有128列像素，從左 往右依次是第。列第127列，豎直方向（Y方向）具有64行像素，每8行組成1頁，從上往下依次是第。頁第7頁，這樣以頁號和列號為坐標,就可以指定8個像素。"082）參數說明：邏輯或電源電壓：2.8V-5.0V藍色背光：背光電壓3V串行接口： 一根數據線，一根時鐘線不帶字庫：需要自己編輯外部字模數組3）管腳說明：（下面的序號和液晶上面的數字是對應的）1、背光LEDA,藍色背光最低2.8V,標準3V,最高3. 3V2、地 VSS3、電源正VDD：最低2.8V,標準3V,最高5. 5V4、串行數據SI ：在SCL上升沿加載后至少還要保持10nS穩定；5、串行時鐘S

6、CL6、命令數據選擇段A07、復位RST：啟動時至少維持luS低電平以使液晶內部友位，然后維持 高電平，在經過luS完成復位以后才能對液晶進行操作。8、片選CS：它為低電平時才能進行操作，加載數據后至少維持40nS低電平;3、 總電路圖繪制及工作過程說明，實驗結果與分析;L將四象限裝置通過支桿和滑塊固定在導軌上,如圖所不;2、將激光器通過支桿固定在二維底座上，再將二維底座固定在導軌上，如 圖10.3所示；調節位置使激光器和四象限相對安放，且在同一水平直線上，如 圖10. 4所示；3、取出MXY9001-四象限系統組件板，將LCD12864液晶固定在四象限系統 組件板上；4、按照原理圖搭建電路，

7、如圖所示:07TI VCC 受 OUT： :GXD DC-ccn fccz 明cvn 爐 H DC-:51VS51PCM-O5C52.Di?ABXUO5C3, OUT9A1：EXOSCDC'PADrci oscjcvr?a>:«NRS? .P.檸1C1：C(CV3PC：K3932：IX5R3T 上VD 二 A忘入sPAPA：PC: PC- PC£ Bl* P3M P3H K工4H上早一4-一 44:ZZ,'HL 工CS:申5、按照實驗原理圖檢查電路，在確保沒有接線錯誤的前提下，接通實訓平 臺電源，用J-LINK下載可執行文件“四象限.hex”。6、調節

8、激光器高度，使光斑打在第一、二象限所在的水平線上：1）調整激光器二維底座的螺旋測微頭，使光斑打在四象限的第一象限，觀 察液晶屏上光斑所在的位置及顯示的當前坐標；2）調整激光器二維底座的螺旋測微頭，使光斑打在四象限的第二象限，觀 察液晶屏上光斑所在的位置及顯示的當前坐標；7、調整四象限的高度，使光斑打在第三、四象限所在的水平線上：1）調整激光器二維底座的螺旋測微頭，使光斑打在四象限的第三象限，觀 察液晶屏上光斑所在的位置及顯示的當前坐標；2）調整激光器二維底座的螺旋測微頭，使光斑打在四象限的第四象限，觀察液晶屏上光斑所在的位置及顯示的當前坐標，如圖所示。4、 安裝、調試過程、故障問題分析及解決；

9、在操作的時候，老師要我們認真翻閱實驗手冊，了解此次實驗的各個內容, 實驗器材，電路連接，注意事項以及操作步驟。接電源和接地的相關部分要確 保無誤才能接通電源，為了避免儀器損壞這種情況，可以連電源用紅線，連地 用黑線。我們初步查看了實驗手冊后，拿出實驗所需的元件，我們迅速的把線 路連起來了。然后再通電源。問題出現了，點狀半導體激光器沒有發出激光。 浴室我們請教老師，原來我們拿的不是激光。然后老師給我們拿了正確的激光 器，然后我們完成了本次實驗。電路連線實物圖5、 心得體會。經過這次的光電課程設計,我個人得到了不少的收獲,一方面加深了我對課 本理論的認識，另一方面也提高了實驗，操作能力。現在我總結了以下的體會和 經驗。我覺得實驗是很寶貴，很難得的一次機會。實驗的過程全是我們學生自己動 手來完成的，這樣，我們就必須要弄懂實驗的原理。在這里我深深體會到理論 和實踐結合的作用：弄懂實驗原理，而且體會到了實驗的操作能力是靠自己親 自動手，親自開動腦筋，親自去請教別人才能得到提高的。在實驗過程中，我們應該盡量減少操作的盲目性，提高實驗效率的保證，有 的人一開始就趕