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  1　引言 　　

　　在20世紀50年代后期，隨著材料技術、半導體技術、激光技術、微電子技術以及光學技術的迅速發展，從而大大地推動了光電技術的發展，使得這一技術得到人們的廣泛關注。尤其是在軍事中得到了較好的應用，如激光雷達、反激光制導武器系統等都利用到了這一技術。同時在一些特殊的工業行業中，如光纖通信、精密測量、精密制造、零件檢查等，其生產技術中對光電技術都有了不同程度地應用。并且這些行業由于用了這一高新技術而使得其效率得到大幅提高。但是，目前的光電技術還屬于前沿技術，現存的一些光電產品大多原理比較復雜，而且對生產加工技術要求較為嚴格，因而造價一直比較高，不能被普通用戶接受。因此，本文利用單片機結合光電技術而開發設計了這一光電控制設備。該設備類似于紅外遙控設備，與之不同的是，他傳送信號的載體是激光，其傳送的信號可以特殊調制。特別是其原理簡單，造價低廉也使他能夠被普通用戶所接受。 　　

　　2　基本原理 　　

　　本系統的基本原理主要是單片機技術和光電檢測技 術的結合，其檢測原理框圖如圖1所示。

　　該系統利用單片機對電源進行控制。單片機根據用戶鍵入的信息自動生成一串有序電源脈沖，用這一電源脈沖來控制半導體激光器。這樣由半導體激光器發射的激光便是一串激光脈沖波，這一串激光脈沖便是載有用戶信息的信號波。當光電檢測器檢測到此激光信號波時，將其轉化成為一串連續的電脈沖波。但此時所得到的信號是非常微弱、不夠規則的，同時由于雜散光以及外部干擾的存在，此處的電信號還混雜著一些無用的干擾信號，因此這些信號還不可以直接應用。必須通過前置放大電路將他進行放大和除噪處理，處理過的信號便可直接驅動單片機工作，進行譯碼及判別處理。通過比較判別，單片機決定執行哪一種處理，然后生成控制信號來啟動控制設備。

　　3　關鍵技術 　　

　　3．1　編碼技術／激光調制技術 　　

　　激光調制一般是調制激光的頻率或振幅，本方法所采用的技術是將編碼技術與激光調制技術結合起來進行綜合編譯。此處選取AT89C51作為控制模塊，他使用廣泛，具有穩定性好、性價比高等一些突出的優點，因而，他成為此系統的首選型號的單片機。其具體的編碼及調制過程如下：首先在單片機內設定，當檢測到一組二進制碼時，若是“1”，便通電40μs，若是“0”時，便斷電40μs，然后規定當檢測完此組二進制數碼時，進行循環執行。這樣，這一電脈沖便形成一周期脈沖。當用戶鍵入的數字為1998時，那么其二進制編碼便是11111001110。那么單片機便控制發出如圖2所示的脈沖信號時序控制信號。考慮到接收端也是用單片機，因此還有一個通信協議。這里采用這種方法，一般情況都是低電平，當要發射時先發射4組10μs的信號。此信號發射完才開始發射控制信號。

　　3．2　光電檢測器件的選取 　　

　　目前，光電檢測技術中常用到的一些光電檢測器件有光電倍增管、雪崩二極管、光電二極管、光電三極管、PIN、光敏電阻、光敏電池以及CCD陣列等一些半導體器件。選擇光電檢測器件可參考表1來進行比較選取。

　　從表1可知光電二極管是最理想的選擇，他的光譜響應范圍可以滿足此系統的需求，他具有較好的線性特性、外加電壓小、暗電流小、體積小、最穩定以及價格低等一些優點，他的輸出電流小，光敏面積小，可以通過設計前置放大電路以及裝光學器材來增大其受光面積。故選擇光電二極管作為此系統的光電檢測器件，進行檢測電器的連結時要注意光電二極管正常工作于反偏狀態下，其一般的檢測電路如圖3所示，該電路的微變等效電路如圖4所示。 　

　　3．3　檢測電路的頻率特性分析 　　

　　當給定輸入光照度時要在負載上取到最大功率輸出時，要求滿足RL=Rb和g<。此處，Cj為光電二極管結電容，Rg為內阻， Se為光電流。RL是前置放大電路的輸入電阻。在設計中考慮到為從光電二極管中得到足夠的信號功率和電壓，RL和Rb不能太小。根據其微變等效電路可得 RL和Rb過大又會引起高頻截止，頻率下降，降低了通頻帶寬度。