光电探测器设计报告

设计人:

摘要：本报告主要叙述本小组设计的基于光电效应的、可用于探测入射光频率的光电探测器的设计原理、设计过程和所期望实现的功能, 以及对此设计产品性能的估计。

一、设计原理

比电效应是我们从中学就开始接触并且学习的知识，原理十分简单，但却有巨人的用处。因此，我们选择这个我们熟知的知识作为基本原理，在它的基础上完成我们所设想的功能。

1.光电效应及其规律

由于我们对光电效应己经有了较为深入的了解，所以对其发现历史不再赘述，这里只叙述一下基本的4条规律。

/I 1可變電源

(1) 每一种金属在产生光电效应时都存在一个极限频率(或称截ll:频率)，即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称作极限波长(或称红限波长)。当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。

(2) 光电效应中产生的光电子的速度和动能与光的频率有关，而与光强无关。反应初动能的是截止电压即初动能为

1 ,

Ehn = =叫

（3）光电效应的瞬时性。实验发现.即儿乎在照到金属时立即产生光电流。响应时间不超过lnso

（4）入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面枳内逸出的光电子数冃。在光颜色不变的情况2入射光越强，饱和电流越人，即一定颜色的光，入射光越强, 一定时间内发射的电子数目越多。

2.爱因斯坦光电效应方程

光子能量E = hv?逸出功为W,则由能量守恒町以得到

hv = - mVm + W

乙

实验中

eU a = = hv — W

乙

整理公式即可得到

W e

v = T + h Ua

这就是我们想要探测的入射光频率。

二、设计思路

在我们做过许多次的实验电路图中，只要调节町变电源，使得电流表示数为零（即光电流为零），电压表所测得的电压就是我们需要的截止电压了。

但是，电源的调节是于?动的，我们希望自己的产品是自动测量的。因此，我们可以将町变的直流电源变成-个交变电源，总有一个瞬间的电压可以使光电流为零，这时的电压就是我们所需要的截止电压。只需要添加某种电路，使其能够识别光电流为零并且及时做出反应, 触发其他的某些电路或若元件，使其及时记录并且显示截止电压和利用公式计算出的入射光频率即可。

三、设计过程和产品结构

1.总体构想

依据我们的设计思路，我们还需要使用数字电路课程和模拟电路课程中学过的知识。

（1）基本光电效应电路。包含光电符和交变电压源。

（2）施密特触发器电路。由于施密特触发器町以对正弦波做出整形和转换，町以用來检测比电流并且做出反应触发其他电路。

（3）模数转换器。把截止电压的模拟信号转换成数字信号。

（4）模拟运算器。用來将截止电压转换成频率。

（5）译码、显示电路。用來显示截止电压和入射比频率给使用者。

（6）复位、清零按钮。发出清零脉冲使电路复位。

以F是我们此次设计产品的原理图:

///

2.基本光电效应电路

这是整个产甜设计的核心所在，它由光电管、交变电圧源、电阻和直流迫压源组成。

其中光电管是核心元件，其中产生光电效应的材料需要有较小的逸出功。逸出功越小, M以探测的光频率范鬧就越宽。一般金属的逸出功典型值都在4. 5eV左右，逸出功故小的是絶元素，只有2. 3eV。但是现在己经出现了有更小逸出功的化合物，例如:Ag-0-Cs和Sb-Cs, 只有1.5eV的逸出功，祺至还有更小逸出功的化合物也已经被制备出来了。

交变电源是为了实现光电流为零的条件所特殊设计的。而施密特触发器所需要的电压波形必须大于0,这就需要增加一个电阻和直流电源，用来抬高电压。

3.施密特触发电路

在数字电路中，一般的比较稳定的触发条件是方波的上升沿或者卞降沿。因此我们町以选择将正弦波整形为方波信号。

而施密特触发器能把变化缓慢的波形变换成矩形脉冲。输入电压上升的翻转电平为上限阀值电平眄+；输入电压下降的翻转电平为下限阀值电平听，两者的值不同，且U”〉U T-它们的差值称为回差电压。施密特电路在状态转换速度极快输出的矩形波的前后沿总是很陡悄。利用这一特点，施密特电路可以把变化比较缓慢的正弦波、三角波等变换成矩形脉冲信

号。如卜?图:

555定时器是一种中规模集成电路，目前在仪器、仪表和自动化控制装置中应用很广。它可组成定时、延时和脉冲调制等各种电路。而通过555定时器所组成施密特触发器，反转电压^u T+ = lv DD

由此可以看出用555定时器构成的施密特触发器翻转电压和外界所加电压成严格的比例关系，更易控制。由于V DD>Q.而我们需要的是在输出电压为零时触发，因此可以利用-个反向加法器将S抬高￡ V DD.

由555定时器组成的施密特触发电路如卜

+?cc

4.模拟运算电路

使图中勺与心的比值等于*,可表示出v =半然后在另一输入端输入幅值为-卡的电压, 并= R fr,得出U0 = -^-U t再在之后加一反向比例放人器，是比例为1:1,仅足电斥反向，于是得到S)2 =晋，即我们所要的光的频率。

为然实验中的这些电阻都不会是如理论值那么完美，所以实际上可以将将心，尺2都换成滑动变阻器，其滑动旋钮可调节使与与心的比值等于》R2 = Rf。除此之外，运放计算的数值是理想状态卜的计算出来的，是^A od.K CMR和％认为是无限人的,0 ,1］。,％和心认为是为零的但实际上这是不可能的，这是第二处误差来源。运放还存在町能的偏置和失调的问题。

5.模数转换器ADC

我们需要两种模数转换器，一种用来II接转换截止电压的信号，町以用双积分型ADC, 另一种在模拟运算电路之后进行转换，可以用逐次渐进型ADC。

双枳分型ADC是一种电斥时间变换型ADC,原理是把被测电压均先转换成与之成正比的时何间隔At，然后利用计数器在At内对一己知频率丘的脉冲进行计数，从而把被测电压转换为与之成正比的数字量。

这种ADC精度很高，经常被用来做数字仪表，并Ji集成产品的外接电路非常简单。缺点是速度慢，但是这正好町以和频率的显示路线相匹配，因为另一条线路上电路、元件较多, 本来就拖慢了速度。

逐次渐进型ADC的工作过程与用天平称物体重承的过程非常类似，它由数据寄存器、AC、电压比较器以及相应的控制电路组成。

这种ADC的电路结构较为简单.转换速度也足够高，而JL冃前有人最这种ADC的功能齐全、性能好的集成产品可以直接使用。

6.译码、显示电路

我们设计的电路有2个显示电路，分别显示极限电压和光的频率。该电路是将上一级的输出信号输入到4个进制相连74290十进制计数器构成的4位十进制计数器，每个计数器接一74173的四D锁存器，再由锁存器将信号输到7447的BCD七段译码器，址后通过译码器在七段数码管中显示出来。整个电路通过施密特触发器控制显示。

555

> 74290 ------ > 74290 ------- > 74290 >74290

74173 ------- > 74173 ------ > 74173 ------- >74173

7447 7447 7447 7447

该电路的缺点在于74290的工作频率比较低，因为是以串行进位的方式连接的，所以要经过各级触发器传输延迟时间Z后以后才能稳定建立新状态。除此外，译码时存在竞争一冒险现象。

7.复位、清零按钮

由于数字电路的器件中设计有清零端，因此只需要连接这些端门，并H给予清零脉冲即可实现复位功能。

四、设计评估

由于我们这次产品设计仅仅给出了设计原理和产品结构，并没右制作岀完整的产品进行调试，因此无法给出只体的、定屋的误差分析，现在仅给出定性的产品误差分析：

1. 使用的数字电路和模拟电路器件都有时间上的误差，主要表现为器件的建立时间、转换时间、采样时间和延迟时间会对时刻变化的光电流的测屋、计算和显示产生谋差；

2. 使用的数字电路和模拟电路器件包含量化误差、偏移误差、增益谋差等数量上的误差, 即器件的楷度是付限的；

3. 没有办法避免电路中必然产生的电阻、电容、电感效应产生的噪声，而且这些问题町能

对整个电路造成损害；

4. 其它的一些问题，诸如：外界的电磁干扰对整个电路的影响、光电效应材料的性能影响光电流和光频率之间的关系等等。

五、总结感悟

这次光电子产品设计，我们用我们已经学过的知识完成了一次从未有过的产品设计经历。爭实证明，我们完全有能力完成一些工作，而并非像我们想象的那样，以为我们的知识和技能远远不足以承担工作任务。只要我们学会思考、敢于实践，就町以发挥自己的才能，很好地完成任何工作。

而这次的产品设计经历也充分让我们体会到团队的力量，通过一起査资料、学习、讨论，不断地发现问题并解决问题。人家集思广益，脑中不断闪现的尺感和思维碰撞而产生的火花也让我们每个人激动不已。在当今社会，一个人或许有着无与伦比的才能，但离开团队的支持，总是难成大器。

光电探测器原理

光电探测器原理及应用光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应的入射光子并不直接将光电子从光电材料内部轰击出来，而只是将光电材料内部的光电子从低能态激发到高能态。于是在低能态留下一个空位——空穴，而高能态产生一个自由移动的电子，如图二所示。硅光电探测器是利用内光电效应的。由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1）式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。一、耗尽层光电二极管在半导体中，电子并不处于单个的分裂能级中，而是处于能带中，一个能带有许多

光电计数器实验报告

光电计数器实验报告学生姓名李志学号081244115 专业名称光信息科学与技术指导教师易煦农时间日期2011-10-19 摘要 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计

数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。【关键词】光电效应光电传感器光电计数器 ABSTRACT The 21st century is the age of information, it is the access to information, treatment information, use of the information age. Sensing and detection technology is important because it is the access to information and the information necessary to deal with the underlying technology, is access to information and means of processing information, unable to get information you won't be able to use information. Photoelectric sensor is a light signal into an electric signal of the sensor. It is the theoretical basis of the photoelectric effect. These effects can be broadly divided into three categories. The first type is outside of the photoelectric effect, namely, in daylight, can make the tungsten surface. Use this effect caused by device with vacuum photocell, photomultiplier tubes, etc. The second category is the photoelectric effect, i.e., in the light, can make the electrical resistivity of the material change. Such devices include various types of photosensitive semiconductor. The third category is photo voltaic effect, in the light, the objects within the EMF EMF, this is called light-induced electromotive force. This class of

光电计数器(数电)

（理工科类） Ⅰ、课程设计（报告）题目：对生产线产品计数的光电计数器设计 Ⅱ、课程设计（论文）工作内容一、课程设计目的 1、通过电子技术基础（模电、数电）课程的学习，使学生在掌握基本理论知识的基础上，学会常见电子集成器件的使用。2、通过设计一个模数结合的小型电子电路系统，使学生了解电子电路设计的方法、步骤；学会元器件的选用；学会用软件仿真验证设计方案的正确性；培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力。 3、通过搭建调试电路，进一步熟悉相关仪器设备的使用。 4、通过绘制电路图，熟悉 Protel的使用，扩充专业知识技能。 5、规范化训练学生撰写技术研究报告，提高书面表达能力。二、课程设计任务与要求 1、基本部分： 1）由光耦实现产品监测； 2）由计数器对脉冲信号计数，计数结果经LED显示； 3）计数范围0~99，电路具备手动清零功能。 4）根据要求设计电路，画出原理图，用EWB仿真，验证设计方案；

5）学习使用Protel，画出系统的PCB图。 2、发挥部分： 1）计数结果要求实现十位数的动态“零消隐”，即：当计数结果不超过10时，十位数的那个数码管无显示； 2）报告第三部分给出其他设计方案，画出仿真实现的电路图，并与参考方案对比分析。三、课程设计考核平时20%；验收40%；报告40% 摘要 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光

-光电探测器原理

上海大学2014 ～2015学年春季学期本科生课程考试小论文课程名称：电子科学与技术新探索（专题研讨课）课程编号： 10426056 论文题目: 光电探测器原理本科生生姓名: 陆申阳学号: 12121765 论文评语: 成绩: 任课教师: 徐闰评阅日期:

光电探测器原理原理姓名：陆申阳学号：12121765 摘要：光电探测器的原理主要是利用光电效应和光热效应。对于不同类型的光电探测器，他们的工作原理也不尽相同。本文以雪崩光电二极管、光电二极管、光热探测器为例具体介绍了它们们的工作原理。 Abstract:The primary principle of photodetector are photoelectric effect and photothermal effect.But,there are some distinctions of different photodetectors.The principles of photodiode,avalanche photodiode and optothermal detector are as follows. 关键词：雪崩光电二极管，光电二极管，热敏电阻，光电效应 Key words:avalanche photodiode,photodiode,photoelectric effect 简介：近年来，光电子系统已经运用到各个行业、各个领域。对于光电子系统，其最最重要的一部分光电探测器一直作为光电子系统的眼睛而存在。对于光电探测器，按照其辐射作用方式的不同，整体上可以分为光子探测器和光热探测器。按照具体的工作机理，光子探测器又可以分为光电导探测器、光敏电阻、雪崩光电二极管、光电二极管、光电发射探测器、光电管等；光热探测器可以分为热敏电阻、热电偶等。以下分别以光电二极管、雪崩光电二极管、热敏电阻为例具体介绍其工作原理。一、光电二极管（PD）（一）、原理光电效应可以分为内光电效应和外光电效应，内光电效应又可以分为光电导效应和光生伏特效应。光电二极管的基本原理就是利用了光生伏特效应。光辐射照射半导体结上时，光子降价电子激发到导带，形成光生电子——空穴对，光生电子——空穴对在自建电场的作用下被分别扫向两端，形成光生电动势。即光生伏特效应。

光电探测器调研报告

题目：光电探测器的原理及国内外研究现状学生姓名：学号：院（系）：专业：

光电探测器的原理及国内外研究现状摘要概述了光电探测器的分类和基本原理，并从材料体系的选择和器件的主要应用等方面阐述了光电探测器国内外研究现状，预测了硅基雪崩光电探测器在军事和激光雷达等方向的应用前景。关键词：光电探测器；硅基雪崩光电探测器；激光雷达 Principle and Research Statue at Home and Abroad of photoelectric detector Abstract Described the basic principle and assortment of the photoelectric detector. The domestic and abroad research statue from the aspects of material selection and device main applications is summarized. At last the application prospects of silicon-based avalanche photodetector are predicted, such as research on military and laser radar. Keywords: phoroelectric detector；silicon-based avalanche photodetector；laser radar

1 引言光电探测器的发展历史比较悠久，已有上百年的研究历史。由于这种器件在军事和民用中的重要性，发展非常迅速。随着激光与红外技术的发展，材料性能的改进和制造工艺的不断完善，光电探测器朝这集成化的方向发展。这大大缩小体积、改善性能、降低成本。此外将光辐射探测器阵列与CCD 器件结合起来，可以实现信息的传输也可用于热成像领域。因此，进一步研究光电探测器是一项重要课题，本文章就从原理及国内外最新的研究状况探索光电探测器领先应用。 2 光电探测器入门 2.1 光电探测器的发展历史最早用来探测可见光辐射和红外辐射的光辐射探测器是热探测器。其中，热电偶早在1826年就已发明出来【1】。1880年又发明了金属薄膜测辐射计。1947年制成了金属氧化物热敏电阻测辐射热计。1947年又发明了气动探测器。经过多年的改进和发展，这些光辐射探测器日趋完善，性能也有了较大的改进和提高。但是，与光子探测器相比，这些光辐射探测器的探测率仍较低，时间常数也较大。从五十年代开始人们对热释电探测器进行了一系列研究工作，发现它具有许多独特的优点，因此近年来有关热释电探测器的研究工作特别活跃，发展异常迅速。热释电探测器的发展以使得热探测器这个领域大为改观，以致有人估计热释电技术将成为发展电子——光学工业的先导。应用广泛的光子探测器，除了发展最早、技术上也最成熟、响应波长从紫光到近红外的光电倍增管以外，硅和锗材料制作的光电二极管、铅锡、Ⅲ～Ⅴ族化合物、锗掺杂等光辐射探测器，目前均已达到相当成熟的阶段，器主要性能已接近理论极限。 1970年以后又出现了一种利用光子牵引效应制成的光子牵引探测器。其主要用于CO 2 激光的探测。八十年代中期，出现了利用掺杂的GaAs/AlGaAs材料、基于导带跃迁的新型光探测器——量子阱探测器。这种器件工作于8～12μm波段，工作温度为77K。 2.2 光电探测的分类及原理光电探测器能把光信号转换为电信号。根据器件对辐射响应的方式不同或者说器件工作的机理不同，光电探测器可分为两大类：一类是光子探测器；另一类是热探测器。光电探测器的工作原理是基于光电效应【2】。热探测器是用探测元件吸收入射辐射而产生热、造成温升,并借助各种物理效应把温升转换成电量的原理而制成的器件。最常用的有温差电偶、测辐射热计、高莱管、热电探测器。一般来说，热探测器的接收元由于表面涂黑它的光谱响应是无选择性的，它只受透光窗口光谱透射特性的限制，因此主要应用于红外区和紫外区，但它的响应率较低、响应速度慢、机械强度低，近来由于热电探测器和薄膜器件的发展，上述缺点已有所改进。光子型探测器，利用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件，如光电管、光电倍增管和红外变像管等。这些器件都包含一个对光子敏感的光电阴极，当光子投射到光电阴极上时，光子可能被光电阴极中的电子吸收，获得足够大能量的电子能逸出光电阴极而成为自由的光电子。在光电管中，光电子在带正电的阳极的作用下运动，构成

光电探测技术发展概况

光电探测技术发展概况学号：20121226465姓名：熊玉宝摘要:本文扼要论述光电探测技术重要性，并简要地介绍了光电探测技术的几种主要方法及发展趋势。关键词:光电；探测；技术光电探测技术是根据被探测对象辐射或反射的光波的特征来探测和识别对象的一种技术，这种技术本身就赋予光电技术在军事应用中的四大优点，即看得更清、打得更准、反应更快和生存能力更强。光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。光电探测包括从紫外光（0.2～0.4μm）、可见光（0.4～0.7μm）、红外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多种波段的光信号的探测。新一代光电探测技术及其智能化，将使相关武器获得更长的作用距离，更强的单目标/多目标探测和识别能力，从而实现更准确的打击和快速反应，在极小伤亡的情况下取得战争的主动权。同时使武器装备具有很强的自主决策能力，增强了对抗，反对抗和自身的生存能力。实际上，先进的光电探测技术已成为一个国家的军事实力的重要标志。现代高技术战争的显著特点首先是信息战，而信息战中首要的任务是如何获取信息。谁获取更多信息，谁最早获取信息，谁就掌握信息战的主动权。光电探测正是获取信息的重要手段。微波雷达和光电子成像设备常常一起使用，互相取长补短，相辅相成，可以获取更多信息，可以更早获取信息。前者作用距离远，能全天候工作；后者分辨率高，识别能力和抗干扰能力强。无论侦察卫星、预警卫星、预警飞机还是无人侦察机往往同时装备合成孔径雷达和CCD相机、红外热像仪或多光谱相机。为改进对弹道导弹的预警能力，美国正在研制的天基红外系统（SBIRS）拟用双传感器方案，即一台宽视场扫描短波红外捕获传感器和一台窄视场凝视多色（中波/长波红外、长波红外/可见光）跟踪传感器，能捕获和跟踪弹道导弹从发射到再入大气的全过程。美国已经装备并正在不断改进的CR-135S眼镜蛇球预警机，采用可见光和中波红外像机，能精确测定420km外的导弹发射，确定发动机熄火点，计算出它的弹道和碰撞点。最近在上面加了一台远程激光测距机，其作用距离可达400km。美国海军也在为战区弹道导弹防御

毕业论文光电计数器设计及制作

毕业论文光电计数器设计及制作 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

摘要数字式计数器因为其有使用方便，计数精确，显示直观等优点，被广泛应用于各行业生产线上的物件计数。本论文利用光电二极管接收激光光源发射的光信号，并通过数字计数与显示电路设计了一种光电计数器。当物件从光电二极管与激光器之间通过时会对光束进行遮挡，光电二极管的电压发生变化。该信号经过放大和处理后，经计数电路和LED数码管显示计数的数值。该光电计数器可以将机械或者人工的计数方式转变为电子自动计数，工业实用性很强。关键词:光电二极管，激光器，计数器， LED数码管 Abstract As the digital counter has advantages in convenient using, accurate counting, direct display , it is widely used in industry production line for counting the paper designed a photoelectric counter,the photoelectric receivers sent from the laser,and then through the digital count and display objects cross the middle of the laser ,the beam will be kept out, photoelectric receiver's voltage would have a voltage signal will be amplified and processed, then input it to the count circuit, and then the number can be displayed on the LED digital display photoelectric counter can change mechanical counting or artificial counting into electronic automatic counting, it has strong industrial usability. Key Words:photodiode,,laser,counter,LED digital tube 引言随着自动化技术的高速发展，工业上的生产越来越趋向于自动化。在流水生产线中，自动化的计数装置已经普及。采用自动化计数不仅可以提高生产计数的效率，还可以提高计数的准确性。对于工业生产的现代化具有很大的推进作用。生产自动化、设备数字化、机电一体化不断发展，工业中对光电计数器的需求量也逐渐在增大，因此，设计光电计数器是十分具有现实意义的。光电技术是一门以光电子学为基础，将光学技术、现代微电子技术、精密机械及计算机技术紧密结合，成为获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段的课程。光电技术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用，以此为支撑的光电子产业是当今世界争相发展的支柱产业，是竞争激烈、发展最快的信息技

产品计数器课设1

燕山大学课程设计说明书产品计数器

光电计数器的设计摘要本系统采用的是以单片机STC89c52为核心的自动计数器。采用反射式光电传感器，将激光发射管与接收管相邻安放，每当物体通过一次，激光就被物体遮挡一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，输入至STC89c52单片机的P1口，通过软件控制用LED 加以显示，便可实现对物体的计数统计。本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用LED数码管显示，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活方式的需求。所谓的光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。市场上的光电计数器采用的光电传感器有摄像头、光电管等，采用的光的种类有普通光和激光，可见光和不可见光等。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，光电检测方法具有精度高、应用快、非接触等优点，而可测参数多，光电传感器的结构简单，形式灵活多变因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。【关键词】计数器光电传感器单片机数码管

红外光电探测器技术的发展(学术前沿专题)

量子点红外光电探测器技术的发展（学术前沿专题）专业：测试计量技术及仪器班级：硕研22班学生学号： S0908******* 学生姓名：李刚

量子点红外光电探测器目前大多数红外焦平面阵列（FPA）都以量子阱红外光电探测器（QWIP）或碲镉汞（MCT）光电探测器为基础，而这两类探测器都存有重大的不足。 QWIP对垂直入射光的探测效率很低，因为垂直方向上光子的跃迁被禁止。尽管利用光栅可以弥补这一缺点，但光栅的制作无疑会增加系统的成本。另外，QWIP在高温工作时暗电流较高，所以通常采用冷却方式使其在低温下工作，这便大大增加了成像系统的成本、体积和功耗。 MCT光电探测器则因为MCT固有的不稳定性，很难实现高度均匀的探测器阵列，而且以MCT为基础的FPA还具有成本高和效率低的缺点。近年来，量子点红外光电探测器（QDIP）在工作温度和量子效率方面取得的重大进步，将有望引领新一轮成像技术热潮，并将在医学与生物学成像、环境与化学监测、夜视与太空红外成像等领域开辟新的应用天地。目前，通过采用纳米技术形成量子点，研究人员已经在开发室温或接近室温工作的高性能成像器方面迈出了一大步。量子点又称“人造原子”，目前量子点作为提高电子与光电子器件性能的一种手段，已经被广泛应用。量子点的尺寸很小，通常只有10nm，因此其具有独特的三维光学限制特性。将量子点应用在红外光电探测器上，可以使探测器在更高的温度下工作。开发高温工作的红外光电探测器，可以降低红外成像系统的成本，减小重量，提高效率，这将极大地拓展红外光电探测器的应用范围。研究人员已经开发出了首个以QDIP为基础的焦平面阵列。

光电计数器

光电计数器的设计摘要： 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。关键词：计数光电传感器单片机设计内容与要求： 1、发光器件和接收器件之间的距离大于一米； 2、有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数； 3、每计数100，用等闪烁2s指示一下； 4、LED数码显示计数器。

目录第1章引言 (2) 第2章光电计数器的系统设计 (3) 2.1系统硬件设计 (3) 2.1.1各组成模块 (4) 2.1.2主要芯片元器件引脚图及功能介绍 (7) 2.2系统软件设计 (9) 第3章设计原理 (10) 3.1计数测量 (10) 3.2 中断方式计数 (11) 第4章软件程序的设计 (11) 4.1 时间控制设置 (11) 4.2 10ms定时设置 (12) 4.3 中断闪烁2S (12) 4.4 总程序调试 (12) 第一章引言传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是一个二端口的装置，不同的传感器输入-输出特性不同，同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新技术、新器件里都有应用，在课程安排上，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展,对光电计数器的需求日益增多。光电计数器设计一方面是为了巩固课本所学知识，完成知识迁移，另一方面加强动手能

学士学位论文—-基于单片机的光电计数器电气工程课程设计报告

计控学院 College of computer and control engineering Xxx university 电气工程课程设计报告题目：基于单片机的光电计数器系另寸电气工程系专业班级______ 电气XXX班_____ 学生姓名________ XX ________ 学号XXXX 指导教师XX ___________ 提交日期2015年6月24日成绩___________________________

电气工程课程设计报告摘要光电计数器是利用光电元件制成的自动计数装置。其工作原理是从光源发出的一束平行光照射在光电元件（如光电管、光敏电阻等）上，每当这束光被遮挡一次时，光电元件的工作状态就改变一次，通过放大器可使计数器记下被遮挡的次数。光电计数器的应用范围非常广泛，常用于记录成品数量，例如绕线机线圈匝数的检测、点钞机纸币张数的检测、复印机纸张数量的检测，或展览会参观者人数。光电计数器与机械计数器相比，具有可靠性高、体积小、技术频率高、能和计算机链接实现自动控制等优点。本文即介绍基于MCS-51单片机的光电技术器。关键词：单片机；光电计数器；数码显示；自动报警

齐齐哈尔大学计控学院电气工程系课程设计报告目录 1设计目的及意义 (1) 2设计内容 (1) 2.1系统整体设计 (1) 2.1.1 实验方案 (1) 2.1.2光电计数器结构框图 (2) 图1光电计数器结构框图 (2) 2.2系统硬件设计 (2) 2.2.1 稳压直流电源电路 (2) 2.2.2发射接收电路 (3) 2.2.3显示电路 (3) 2.2.4报警电路 (4) 2.2.5硬件系统 (4) 2.3系统软件设计 (6) 3结论7 4参考文献 (8)

光电探测器原理

光电探测器入门详细解析

光电探测器摘要本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助一、简单介绍引入光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD）这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。二、光电探测材料的分类。由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光 1

子探测器和热探测器。 ○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。若将光电探测器按其他种类分类，则按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。 2

中远红外探测器发展动态

中远红外探测器发展动态 1 红外光电探测器的的历史红外探测成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用按照探测过程的物理机理，红外探测器可分为两类即热探测器和光电探测器。光电探测器的工作原理是目标红外辐射的光子流与探测器材料相互作用，并在灵敏区域产生内光电效应。因具有灵敏度高、响应速度快的优点，光电探测器在预警、精确制导、火控和侦察等红外探测系统中得到广泛应用。红外焦平面阵列可探测目标的红外辐射，通过光电转换、电信号处理等手段，可将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，是集光、机、电等尖端技术于一体的红外光电探测器H。目前许多国家，尤其是美国等西方军事发达国家，都花费大量的人力、物力和财力进行此方面的研究与开发，并获得了成功。红外光电探测器研究从第一代开始至今已有40余年历史，按照其特点可分为三代。第一代(1970s～1980s)主要是以单元、多元器件进行光机串／并扫描成像，以及以4×288为代表的时间延迟积分(TDI，time delay integration)类扫描型(scanning)红外焦平面列阵。单元、多元探测器扫描成像需要复杂笨重的二维、一维扫描系统结构，且灵敏度低。第二代红外光电探测器是小、中规格的凝视型(staring)红外焦平面列阵。M×N凝视型红外焦平面探测元数从1元、N元变成M×N元，灵敏度也分别从l与N1/2增长M×N1/2倍和M1/2。而且，大规模凝视焦平面阵列，不再需要光机扫描，大大简化整机系统。目前，正在发展第三代红外光电探测器。探测器具有大面阵、小型化、低成本、双色(two-color)与多色(multi-color)、智能型系统级灵巧芯片等特点，并集成有高性能数字信号处理功能，可实现单片多波段融合高分辨率探测与识别。因此，本文将重点综述三代红外光电探测器的材料体系及其研究现状，并分析未来红外光电探测器的材料选择及发展趋势。 2 三代探测器的材料体系与发展现状红外光电探测器的材料很多，但真正适于发展三代红外光电探测器，即响应波段灵活可调的双色与多色红外焦平面列阵器件的材料则很少。目前，主要有传统的HgCdTe和QWIPs，以及新型的二类SLs和QDIPs，共四个材料体系。作为

光电计数器的设计

景德镇陶瓷学院电子电路CAD课程设计课题名称光敏计数器所在院系机电学院班级13自动化2班学号201310320210 姓名董儒诚指导老师刘蜀阳时间2015年12月30日 word . .

光敏计数器设计一种自动计数的装置。在学习了脉冲数字电路的基础上，利用光线的通断来统计数目的光控计数器。其主要系统组成为：光电转换模块、整形模块、时序控制模块、计数译码模块和显示模块，通过对光电的转换，由时序逻辑电路控制，达到自动计数的功能目录前言 (1) 第一章设计要求 (2) 1.1 基本要求 (2) 1.2 提高要求 (2) word . .

第二章系统组成及方案设计 (3) 2.1 系统组成 (3) 2.1 方案一 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3 方案比较与选择 (4) 第三章单元电路的工作原理 (5) 3.1 光电转换电路 (5) 3.2 计数电路 (5) 3.3 报警电路 (7) 3.4 电路仿真 (9) 第四章组装及测试结果与分析 (10) 4.1 焊接是特别要注意的几点： (10) 4.2 测试 (10) 4.3 结果 (11) 第五章总结 (12) 附录一元件清单 (13) 附录二总电路图 (14) 参考文献 (15) word . .

前言 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感器是获取信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。基于光电效应的传感器，光电式传感器在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而光电式传感器是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电计数器的设计是一种比较初级的利用光电传感器发出信号脉冲进行计数的一种简单光电系统。光电计数器可完成小型的计数功能，可应用于小教室和小餐厅等小容量的场所，进行相应的计数功能，具有很大的实用价值。工业生产中常常需要自动统计产品的数量，计数器在这里有其用武之地。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种。本次设计的光电计数器为非接触式计数器中的一种。在该光电计数器中，计数的过程其实是获取脉冲源的过程，首先遮挡物遮挡光电传感器产生一下降沿，拿掉遮挡物产生一个上升沿，使计数器得到一个脉冲进行计数。之后计数器输出一个信号输入到译码器中，由译码器控制数码管的显示，数码管最大显示99。计数范围为一百，可以预设计数数目，当计数达到设定后，停止计数并报警，可手动解除报警。整个电路的设计先借助于仿真软件proteus仿真，得到了预期的结果，而后依据仿真图在实验室焊接、调试，实现了预定的功能。 word . .

红外光电计数器实验报告(DOC)

信息与电气工程学院课程设计说明书（2015 /2016 学年第1 学期）课程名称：小型数据设计题目：红外线计数器专业班级：计算机1401 学生姓名：何亚茹赵君王中昆学号：140210122 140210107 140210121 指导教师：生龙设计周数：二周设计成绩： 2016年01月08日

目录 1 程序设计 (1) 2 课程设的主要内容 (1) 2.1设计的要求.............. . (1) 2.2创新方案及原理分析 (1) 2.3方案论证与选择 (2) 2.4软件的设计 (3) 3主要芯片设计 (4) 3.1介绍 (4) 3.2 51 单片机的特点 (5) 3.3数码管 (7) 4系统设计 (8) 4.1单片机最小设计系统 (8) 4.2红外线检测电路 (9) 4.3计数显示部分 (10) 4.4蜂鸣器报警电路 (10) 4.5按键控制电路 (11) 5 红外计数器程序设计 (11) 5.1主程序设计 (11) 5.2子程序设计 (13) 6总结 (15) 7参考文献 (16)

1、程设计目的课利用AT89C51单片机来制作一个手动计数器。通过具体的项目设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制程序的设计等，以便掌握单片机系统设计的总体思路和方法，掌握基于单片机控制的电子产品开发的技术方法,培养个人的创新意识和动手能力。 2、课程设计的主要内容 2.1设计的要求 1.利用AT89C51单片机来制作一个红外线计数器。有物体经过红外对管时计数一次。计数的范围是0~99, 计数满时，又从零开始计数。 2.整个系统有较强的抗干扰能力，具有报警能力。 3.将计数值准确显示出来。 2.2创新方案及原理分析总体电路是由AT89C51单片机系统、红外光电管电路、蜂鸣器报警电路、数码管显示部分、复位电路部分组成，其结构如图2.1所示图 2.1 整体方框图红外传感器感受到外界信息时，产生高低电平，通过软件程序设置单片机内部寄存器，当传感器的高低脉冲被单片机接收到时，单片机产生中断，中断产生后进入中断服务程序，通过设置中断服务程序，进行计数。并通过P0 口将计数信息传送至数码管，数码管显示计数的个数。当电路断电后重新启动计数器时，系统自动复位（上电自动复位），以00开始重新计数。

光电计数器

电子系统课程设计设计报告设计题目：光电计数器小组成员所在学院指导教师年月日

目录前言 (2) 一、设计任务 (2) 二、设计要求及技术指标 (3) 三、设计方案比较 (3) 四、主要元件介绍 (5) 五、电路设计 (10) 六、电路焊接与调试、故障分析与解决 (16) 七、收获与体会 (17) 八、参考文献 (17) 九、附仿真图、元件清单和实物图 (17)

光电计数器指导教师摘要：数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。该例光电触发式电子计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位。本文针对光电计数器的设计要求，翻阅了一些资料，基本能实现其所要求的功能。关键词：电子计数器计数触发光电式传感器 Abstract:Digital electronic counter intuitive and counting accurate advantages, has currently in various industries commonly used. Digital electronic counter have multiple counts, it is triggered by the actual conditions of use and environments. Using the contact of mechanical way, have use trigger non-contact electronic sensors, photoelectric sensor trigger is one of these, it is a kind of non-contact electronic sensors. This counter on the factory production lines for product statistics, has the advantages of other counter irreplaceable. This example photoelectric trigger type electronic counter only two digits, but through the cascade can be extended for four, even more. Aiming at the design requirements of photoelectric counter, looked up some material, basic can realize its the required functions. KEY WORDS: electronic counters counting trigger photoelectric sensor 前言在啤酒、汽水和罐头等灌装生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品瓶进行自动计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据。光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。一、设计任务

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毕业论文光电计数器设计及制作

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