光源传输调制探测成像显示实验系统

MXY9017 光源传输调制探测成像显示实验系统

一、 产品介绍

MXY9017 光源传输调制探测成像显示实验系统是针对光电子信息工程学科而设计打造的一整套光电系统，涵盖了光源、传输、调制、探测、成像、存储、显示等多个光电领域技术，让学生真正了解每个环节的知识点、重点和难点。同时此系统采用开放式教学实验方式，学生可以利用系统自行设计、搭建、调试各种光学系统、光源驱动电路、传输系统、光电转换系统、光电传感器的特性测量电路、探测电路、应用电路、光电显示系统等，完成各种关于光电技术方面的应用开发设计，从各方面提高学生的动脑动手能力及创新意识，帮助高校培养光电技术人才。

此系统由光学导轨系统、数字仪表系统、开放式电路搭建系统、线/面阵CCD相机的原理与应用及数据采集系统、计算机系统、线/面阵CCD相机数据采集软件等部分构成，系统配备各种电源接口及0-200V高压可调电源和0-12V 低压可调电源，可为学生搭建各种实验电路提供电源。

1、光学导轨系统

光学导轨为铝制型材，可利用可调滑块、光电器件、实验装置及开放式电路搭建系统搭建出光源驱动电路、传输系统、光电转换系统、光电传感器的特性测量电路、探测电路、应用电路、光电显示系统等，并与仪器内部的数据采集系统相结合完成各种实验系统。

2、数字仪表系统

系统提供3块数字电压表（四位半），3块数字电流表（四位半）和1块自动更换量程的数字照度计，这些数字仪表可以应用在电路中进行各种电路参数的测量。并且系统配备过流保护装置，防止学生实验过程中短路造成电流过大引起仪表系统的损坏。

3、开放式电路搭建系统

此系统还配备各种电阻、电容、可调电位器、二极管、三极管、集成运算放大器、光电耦合器件和现场可编程逻辑器件（CPLD）等电子元器件以及搭建各种实验系统所需要的系统组件。

4、线/面阵CCD相机的原理与应用及数据采集输入输出端口

系统面板上安装有线/面阵CCD相机的原理与应用及数据采集输入/输出端口，输入端口与系统内部的线阵CCD相机的数据采集卡与面阵CCD图像传感器的数据采集卡构成一整套数据采集系统，通过USB总线接入计算机，完成各种测量、振动、扫描及各种图像采集与处理等功能软件的开发与设计工作。输出端口提供线/面阵相机的数字驱动信号及模拟输出信号，学生可以通过示波器对这些信号进行观察，从而了解线/面阵CCD的工作原理与应用，进而通过CPLD进行开发设计，提高学生动脑能力。

4、计算机功能软件

系统配备有各种功能软件，包括线阵CCD尺寸测量、角度测量、位移测量、条码识别、图像扫描软件，面阵CCD边缘与轮廓检测、物体的尺寸测量、图像的点运算、图像的几何变换、图像采集与参数设置、投影与差影图像分析、图像的滤波与增强、形态学处理、旋转与缩放、颜色识别与变换等图像处理软件。不但提供DEMO演示软件还提供SDK软件开发包，供学生进行二次开发。

主机尺寸：700mm× 550mm×280mm，重量：24 kg，导轨长度：700mm；

二、教学目的

1、了解并掌握各种光源的特性、原理和应用；

2、了解并掌握光纤的传感及应用；

3、了解并掌握各种光电传感器的工作原理、参数测量、变换电路、处理电路以及在各领域中的应用电路；

4、了解并掌握线阵CCD的原理、驱动、特性及其应用；

5、了解并掌握面阵CCD的原理、驱动、特性及其应用；

6、了解CPLD的应用开发技术；

7、了解并掌握各种显示器件的显示原理、驱动及其应用；

6、培养学生动脑动手能力及创新意识；

三、配置内容

1、光源

  1、发光二极管R、G、B、W四色各1只；

  2、1W红光LED1只；

  3、3W全色LED2只；  

  4、白色远心照明光源1只；

  5、650nm点型3mw半导体激光器1只；

  6、650nm光纤激光器1只；

2、光电传感器件

  1、光电二极管2只；

  2、光电三极管2只；

  3、光敏电阻2只；

  4、硅光电池1只；

  5、光电耦合器件1只；

  6、PIN光电二极管1只；

  7、雪崩光电二极管（APD）1只；

  8、太阳能电池板2块；

  9、热释电传感器2只；

  10、四象限位置传感器1只；

  11、颜色传感器1只；

  12、红外ti温传感器1只；

  13、数字温度传感器1只；

  14、对射式光电耦合器件1只；

  15、反射式光电耦合器件1只；

  16、光电测距传感器1只；

  17、光电池（带滤光片，用于探测光纤激光器）1只；

  18、面阵CCD传感器1只；

  19、PSD位移传感器1只；

  20、光纤温度传感器1只；

  21、光纤压力传感器1只；

  22、指纹识别模块1只；

  23、光纤跳线3根；

  24、对射式光纤传感器1根；

  25、反射式光纤传感器1根；

3、系统实验装置

  1、LED光源安装装置2支；

  2、光电器件安装装置3件；

  3、照度计探头1件；

  4、热释电实验装置1件；

  5、PSD实验装置1件；

  6、红外遥控器1件；

  7、四象限实验装置1件；

  8、光电耦合实验装置1件；

  9、光纤固定装置2件；

  10、传感光纤固定装置1件；

  11、光电探测装置1套；

  12、光纤微弯调制器1套；

  13、光纤温度测量装置1套；

  14、光纤液位测量装置1套；

  15、光纤压力测量装置1套；

  16、导光照明装置1件；

  17、彩色面阵CCD图像采集卡1块；

  18、面阵CCD图像采集标准图片及夹持装置1套；  

  19、像屏1件；

4、夹持器具配置

  1、可调滑块4个；

  2、支撑杆4个；

  3、一维调整架2个；

  4、一维底座2个；

  5、二维调整架1个；

  6、干板架1只；

5、连接线配置

  1、300mm连接线40根；

  2、500mm连接线10根；

  3、面阵CCD相机连接电缆线1根；

  4、电源线1根；

6、配件

  1、USB转串口线1根；

  2、J-LINK下载器1套；

  3、USB烧写器1套；

四、技术参数

  1、光学导轨尺寸：700mm× 80mm；

  2、数字电压表：精度 四位半；量程 2V，20V,200V；

  3、数字电流表：精度 四位半；量程 0.2mA，20mA,200mA；

  4、数字照度计：自动更换量程；测量范围 0.1～1.999×10^３Lx；

  5、光电二极管：暗电流 I_D=±0.1uA；光电流 I_L=±80uA；峰值响应 880nm；最高工作电压 30V；开关时间 50/50ns；光谱范围 400～1100nm；

  6、光电三极管：集电极-发射极电压 30V；发射极-集电极电压 5V；集电极电流 20mA；

  7、光敏电阻：暗电阻 1.0 MΩ；亮电阻 8～20 KΩ（10Lx）；

  8、硅光电池：开路电压小于500mV；短路电流小于18mA；输出电流小于16.5mA；感光面积10X10mm；

  9、PIN光电二极管：反向电压 40V；峰值波长 920nm；开路电压 0.4V；短路电流 85uA；

  10、雪崩光电二极管（APD）：工作电压 100V～150V；峰值波长（λp） 880nm；

  11、四象限光电传感器：光敏直径 13mm；光谱响应范围 380～1100nm；

  12、太阳能电池板：光敏面积：70mm×110mm，5.5V/120mA；

  13、一维PSD：光敏区1mm*8mm；光谱响应范围300-1100nm；Ev=1000LX  2856K 时，开路电压为0.3V，短路电流为55µA；PSD调整架：位移范围13mm；位移精度0.01mm；

  14、热释电器件：型号：RE200B；灵敏元面积：2.0×1.0mm2；基片材料：硅；基片厚度：0.5mm；工作波长：5-14µm；平均透过率＞75%；

  15、光电耦合器：型号：4N35；隔离电压:5300V ；输入电流:10mA；输出电压:30V；工 作温度范围:-55°C to +100°C；最大正向电流, If:60mA；正向电压 Vf 最大:1.5V；电压, Vceo:30V；电压, Vf 典型值:1.3V；输出电压 最大:30V；击穿电压 最小:30V；电流传递率(CTR) 最小值:100%；

  16、彩色面阵CCD相机：有效像元数 768（水平）×576（垂直）；

  17、彩色面阵CCD图像采集卡：分辨率 8bit×3采集；USB2.0接口；

  18、像屏：70mm×100mm；

  19、红外遥控设计：自定义遥控路数，LED指示&蜂鸣器指示；

  20、颜色传感器：光谱范围：450nm-750nm，最大反向电压30V；

  21、红外温度传感器：量程0-50°，波长8-14µm，精度1%，信号输出：5V；

  22、光电耦合开关里程表、转速计设计：反射式光电耦合器件：工作电流20mA，正向电压：1.5V，转速0-2400RPM；

  23、光电测距传感器：工作电压：5V，测量距离：80cm ；

  24、光纤烟雾报警及浓度显示设计： 光源：650nm光纤激光器；光纤芯直径：62.5µm，长度1m；液晶（LCD1602）显示烟雾浓度值及光功率值；

  25、光纤位移测量设计：光源：650nm光纤激光器；光纤芯直径：62.5µm，长度1m；液晶（LCD1602）显示光功率值；

  26、光纤微弯称重设计：光源：650nm光纤激光器；光纤芯直径：62.5µm，长度1m；液晶（LCD1602）显示光功率值；

  27、三基色LED：型号：3WRGB；电压：红光：2.0-2.5V；蓝光：3.2-3.6V；绿光：3.2-3.6V；

电流：350mA；亮度：红光：60-65LM ；蓝光：30-35LM ；绿光：110-120LM；波长：红光：620-625nm；蓝光：460-465nm ；绿光：520-525nm；发光角度：120度；使用寿命：50000H；  

  28、温度传感器：供电范围：3.0V～5.5V；测温范围：-55℃～+125℃；在-10℃～+85℃范围内精确度为±5℃；

  29、指纹识别模块：供电电压：DC4.0V～6.0V；供电电流：工作电流：110mA（典型值）；峰值电流140mA；指纹图像录入时间：<0.3秒；窗口面积：15mm×9mm；匹配方式：比对方式（1:1）；搜索方式（1:N）；特征文件：256字节；模板文件：512字节；储存容量：980枚指纹；认假率（FAR）：<0.001%；拒真率（FRR）：<1.0%；搜索时间：<1.0秒（1:1000时，均值）；上位机接口：RS232（TTL逻辑电平）/USB1.1；通讯波特率（UART）：（9600×N）bps，其中N=1～12（默认值N=6，即57600bps）；工作环境：温度：-20℃～+40℃；相对湿度：40％RH－85％RH (无凝露)；

  30、功率计探头光电池；开路电压0.3V；短路电流8µA；暗电流1nA；光谱响应范围550nm-750nm，峰值波长650nm；功率范围：0-5mw；

  31、光纤微弯称重：光源：650nm光纤激光器；多模光纤跳线：纤芯直径62.5µm，长度1m；液晶显示光功率值；砝码：10g、20g、50g、100g、200g；

  32、光纤位移传感：光源：650nm光纤激光器；反射式光纤传感器：纤芯直径φ1长度80cm；液晶显示光功率值；

  33、光纤烟雾报警及浓度显示：光源650nm光纤激光器；多模光纤跳线：纤芯直径φ1长度50cm；液晶显示光功率值及烟雾浓度；光线透过率小于80%（即烟雾浓度大于20%）报警；

 34、光纤温度传感：对射式光纤传感跳线：纤芯直径62.5µm，长度1m；PT100温度传感器：测温范围：0~90°；温控仪：额定电压180V～220V，50Hz；电源功耗<5W；量程0～400℃；准确度0.5；分辨率1℃；环境温度0～50℃；相对湿度35%～85%；风扇：DC-12V直流风扇；液晶显示光功率值

 35、光纤液位测量：多模光纤跳线：纤芯直径62.5µm，长度1m；光纤准直透镜：近距离，焦距可调；烧瓶：具备入水口及出水口；液晶显示光功率值，水位小于设定值时报警。

  36、压力传感测量：气泵：ACO-001；功率20W；电源220VAC/50Hz；排气量20L/min；压力传感器：测量范围20～250KPa；相应的输出电压为0.2V～4.9V；工作温度范围为-40℃～+125℃；

  37、导光照明光纤：端点发光、体发光两种；

  38、一位数码管：额定电流：30-40mA；

  39、四位一体数码管：0.56英寸 红色 四位共阳 数码管；

  40、8*8LED点阵屏：像素直径：3.75mm；发光颜色：蓝色；外观颜色：黑色表面、透明字节；额定功率：75mW；最大正向电流：30mA；最大脉冲电流：120mA；最大反向电压：5V；

  41、红绿双色（32*64）LED广告屏：规格：304*152；像素组成：1R1G(1红1绿）；亮度（cd/m2)：500；发光二极管直经mm：3.75；像素间距（mm)：4.75；像素密度（dots/m2）：44321；LED封装：点阵模块1588；单元板分辨率dot：64*32；水平/垂直可视角（℃）：H：110度/V：45度；驱动方式：1/16恒压；接口定义：HUBOB；模块拼缝精度：≥1mm；整屏平整度：≥1mm；盲点率：≤万分之三；

  42、液晶LCD12864：逻辑或电源电压：2.8V-5.0V；蓝色背光：背光电压3V；串行接口：一根数据线，一根时钟线；不带字库：需要自己编辑外部字模数组；

  43、液晶LCD1602：单排16针接口；8位双向数据总线；可与8位单片机或控制器直接相连；管脚高电平为+5V；可显示2行；每行16个字符；

  44、3.5寸TFT带触摸液晶屏/9486：320X480点阵，模块驱动芯片采用ILI9486，全视角面板，底板上带有触摸控制芯片和SD卡座；与主流STM32开发板LCD接口连接设计上，模块接口设计了32PIN和34PIN，使得模块更具备广泛使用性：32PIN接口可兼容神舟STM32开发板，红牛，火牛，金牛等主流开发板的LCD接口；34PIN接口可兼容正点原子ALIENTEK 的MINI STM32及战舰STM32开发板LCD接口，可直接插在上面使用。

45、TC89C52:工作电压：5.5-3.4v(5v单片机)和3.8-2.0v(3v单片机)； 工作频率范围：0-40MHZ；共有3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用； 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，POWER DOWN模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；    

46、STM32F：32位处理器，内置128KB的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器、3路USART通讯口、2个IIC端口、2个SPI端口、1个CAN接口、一个USB全速接口、有80个快速I/O端口等多种资源，时钟频率最高可达72MHz，封装：LQFP64。

47、可实现红外热像仪各像素点温度显示功能，通过设计、搭建、编程、调试实验电路等步骤，使3.5寸液晶屏整屏、同时、实时显示红外热像仪传感器的每个像素点探测到的辐射物的温度，无需翻页；

48、可实现红外热像仪热成像功能，通过设计、搭建、编程、调试实验电路等步骤，使3.5寸液晶屏整屏、同时、实时显示红外热像仪传感器探测到的温度并处理后的热成像，热成像颜色随辐射物温度变化而变化，并显示整屏最高温度点的温度；

  49、电器参数：输入电压 AC220V，50Hz； 功耗 200W；

 50、计算机系统配置： 19英寸液晶显示器；内存 8.0GB；CPU速度高于2.4GHz；硬盘高于250G；USB2.0接口；防水耐用键盘及光电鼠标；

 51、接口方式：与计算机连接接口为USB2.0总线接口方式；

 52、操作软件：操作系统与Windows2000、WindowsXP、Windows7、WIN10兼容；

 53、主机尺寸：700mm× 550mm×280mm；

五、能够完成下述实验内容：

光电传感器件原理与特性的实验

  1、光敏电阻特性参数及其测量；

  2、光敏电阻伏安特性实验；

  3、光敏电阻的变换电路；

  4、光敏电阻时间响应特性；

  5、光电二极管光照灵敏度的测量；

  6、光电二极管伏安特性的测量；

  7、光电二极管时间响应特性的测量；

  8、硅光电池在不同偏置状态下的特性参数及其测量；

  9、测量硅光电池在反向偏置下的时间响应；

  10、光电三极管光照灵敏度的测量；

  11、光电三极管伏安特性的测量；

  12、光电三极管时间响应的测量；

  13、光电三极管光谱特性的测量；

  14、光电耦合器电流传输比的测量；

  15、光电耦合器件伏安特性的测量；

  16、光电耦合器件时间相应的测量；

  17、热释电器件基本原理实验；

  18、热释电器件光谱响应的测试实验；

  19、雪崩光电二极管（APD）特性实验；

  20、PIN光电二极管特性实验；

  21、四象限光电传感特性实验；

 22、红外热像仪各像素点温度显示实验

 23、红外热像仪热成像实验

开放性设计实验

  1、光敏电阻光控开关系统设计

  2、光敏电阻光控灯系统设计

  3、热释电报警系统设计

  4、光电报警系统设计

  5、太阳能充电系统设计

  6、硅光电池光照度计系统设计

  7、简易光功率计系统设计

  8、红外遥控系统设计

  9、红外ti温计系统设计

  10、四象限位置测量系统设计

  11、对射式、反射式光电耦合开关里程表系统设计

  12、对射式、反射式光电转速计系统设计

  13、光电测距系统设计

  14、基于R、G、B的颜色识别系统设计

  15、光纤烟雾报警及浓度显示系统设计

  16、光纤位移测量系统设计

  17、光纤微弯称重系统设计

  18、线阵CCD驱动系统设计

  19、大功率LED驱动系统设计

  20、LED玩具系统设计

  21、PSD位移测量系统设计

  22、数字温度计系统设计

  23、太阳能节能台灯系统设计

  24、音频信号的光源调制解调系统设计

  25、光电指纹识别系统设计

PSD位移传感实验

  原理性实验：

  1、PWM脉冲波调节激光发射器电压实验

  2、Stm32程序编写、下载及调试实验

  3、一维PSD输出电压测量实验

  4、UC/GUI液晶显示实验          

  应用性实验：      

  1、光标位置检测及显示实验

  2、PSD位置传感器正弦波显示实验  

光电检测技术实验

1、面阵CCD原理与驱动实验；

2、利用面阵CCD测量物体外形尺寸；

3、利用面阵CCD提取物体的边缘与轮廓；

4、利用面阵CCD进行图像采集与参数设置；

5、利用面阵CCD进行投影与差影图像分析；

6、利用面阵CCD进行图像的滤波与增强；

7、利用面阵CCD进行形态学处理；

8、利用面阵CCD进行物体的旋转与缩放；

9、利用面阵CCD对颜色识别；

10、利用面阵CCD进行图像信息的点运算；

11、利用面阵CCD进行图像的几何变换；

12、利用面阵CCD进行数据采集实验；

光纤传感原理及应用实验

1、LD光源P-I、V-I特性曲线测试设计实验

2、光纤微弯传感系统设计实验

3、光纤位移传感系统设计实验

4、光纤烟雾报警系统设计实验

5、光纤温度传感系统设计实验

6、光纤液位测量系统设计实验

7、光纤压力传感测量系统实验

8、光纤导光照明系统设计实验

9、光纤传感角度测量设计实验

光电显示实验

1、一位数码管静态显示实验；

2、四位一体数码管动态扫描实验；

3、RGB三基色LED调色实验；

4、8*8蓝色LED点阵汉字及图片显示实验；

5、8*8点阵动态显示音乐频谱实验；

6、红绿双色（32*64）LED广告屏显示内容编辑实验；

二次开发实验（52单片机开发实验）

1、52单片机程序编写实验；

2、52单片机外围电路设计实验；

 3、基于52单片机的数字时钟设计实验；

六、 平台配套文件资料

1、实验指导书1本；

2、软件：平台软、硬件使用手册等内容；

 3、实验录像光盘1套 ；                                            

备注：客户自行配置示波器。