大学生创新创业项目申报书.doc-资料库

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xxx 大学生创新创业训练计划项目立项申请表推荐学院：电气信息工程学院项目名称：微型自行车车灯据行驶光照亮度调节传感器的设计与制作创新训练电气工程项目申报类别：所属一级学科名称：申请人：所在年级：指导教师：单位和职称：填表日期： Xxx 大学教务处制 2015 年 3 月 1

填表说明 1.《申报书》各项内容，必须实事求是，表达要明确严谨，并要求打印或用钢笔填写。页面不够时可加页，不得破坏后面表格的完整和美观。对于填写不合要求、内容含糊不清、字迹潦草者，不予受理。 2.该《申报书》为 word 格，A4 纸打印，一式二份。 2

一、项目申请人情况申请人姓名性别所在学院电气信息工程学院出生日期民族汉专业、班级项目名称邮箱微型自行车车灯据行驶光照亮度调节传感器的设计与制作电话项目类别 □ 创新训练 □ 创业训练 □ 创业实践项目周期 1 年所属学科专业电气工程申请人参加科研的经历自何年月至何年月参加的项目担任的工作智能飞机模型的探究与制作负责人项目组其他成员（不超过 5 人，不包括申请人和指导教师）姓名性别年级所在学院专业分工签名电气信息工电气工程及其程学院自动化技术员 3

二、拟申报项目情况（一）项目介绍（研究目标、研究背景及现状、工作原理和方案设想、计划进度安排等） 1、研究目标自行车是大众常用的交通工具，它轻便快捷、环保节能。但在道路行驶中，当天黑或环境光线变暗时会给驾驶人带来安全隐患，本项目通过对传感器的研究，设计制作一个可以感知外界光照度变化的传感器，以实现对光照亮度信号的测量来控制自行车车灯的亮度变化，使车灯达到节能减耗，为驾驶人提供有效照明的同时并警示周围车辆，保证驾驶人的安全行驶。微型自行车车灯据行驶光照亮度调节传感器的设计是一个光照强度自动检测自动调节车灯亮度，实现对外界不同光照亮度条件下实时调节车灯亮度。使用光敏对电阻光照强度的测量并进行调节，采取最优功能组合的 AT91M40800 芯片对光敏电阻输出变化进行信号的处理转换来控制车灯的亮度。 2、研究背景及现状光照强度传感器是现代工业和日常生活中经常出现的一种基于光强变化的检测器件，它可以检测出其接收到的光强的变化，主要使用各种光电元件来将光信号转换成电信号，再经信号取样电路、放大电路和模数转换电路处理，获取表示光照度的数字信号，再进行处理。光电检测方法具有精度高反应快非接触等优点而且可测参数多传感器的结构简单形式灵活多样因此光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该系统可以发出警报通知或直接采取措施使光照强度在此范围内。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后，就可以用来显示了。自行车可以作为环保的交通工具用来代步、出行，越来越多的人将自行车作为健身器材用来骑行锻炼、自行车出游等。但是，自行车设计商为了自行车的快捷便利，拆除了车上的所有交通标示，在光照强度好时对驾驶人安全行驶影响不大，但在天黑或环境光线变暗时会给驾驶人带来安全隐患，设计并制作出一种适合自行车的微型自行车车灯据行驶光照亮度调节的传感器，可有效的保障自行车驾驶人的道路行车安全。 4

3、工作原理和方案设想（1）总体设计方案根据光敏电阻的伏安特性，当光照强度改变时，光敏电阻的光电流随之改变，将光敏电阻的电流变化转换为电压的变化，再对由光信号产根据光敏电阻的伏安特性，当光照强度改变时，光敏电阻的光电流随之改变，将光敏电阻的电流变化转换为电压的变化，再对由光信号产生的电压信号进行模数转换，经过单片机的设定程序，根据已定的外界光照强度（即电压变化）与车灯光亮度调节的函数关系，输出信号，实现对脉宽的调制，通过光电耦合器件与主电路耦合，从而控制输出的平均电压，改变车灯的灯光亮度，使其达到预定的光照效果。光信号光敏电阻 I/V 转换 A/D 转换单片机自行车车灯亮度 PWN 信号图 1 车灯亮度控制原理框图使用 ADC0809 将 I/V 转换输出的电压经过模数转换，将变化的电压转化为数字信号，输入单片机进行运算处理。将经过模数转换的输出电压出入单片机，利用软件编程使输出参考信号与输入相对应，将单片机输出值与脉冲记数相比较输出，从而实现 PWM 调制。（2）光传感器检测光的传感器称为光传感器，通常是指将光信号转换为电信号的一种传感器。用光电传感器进行非电量的测量时，只需将非电量信号转化成为光信号即可。由于光传感器都具有结构简单、非接触性、可靠性高、反应快等优点，在军用及民用中极为广泛，因此，其种类繁多，常用的光传感器包括：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、红外线传感器、光电耦合器件、电荷耦合器件、颜色传感器、光纤传感器、紫外线和放射线传感器等多种。光源光量光通路光量光量电量输出光电元件测量电路图 2 光电式传感器的组成光传感器的物理基础是光电效应。光电效应通常分为内光电效应、外光电效应和光生伏特效应。 5

光敏电阻主要是根据敏感材料 CdS、CdSe 的内光电效应（光电导效应：高电阻率半导体受光照吸收光子能量后，产生电阻率降低而易于导电的现象）制成的。是一种物质半导体充电器件，它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、体积小、重量轻、机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等特点。内光电效应的物理过程是：光照射到半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，越过禁带跃入导带，从而形成自由电子，与此同时价带也会相应地形成自由空穴，即激发出电子—空穴对，从而使导电性能增强，光线越强，阻值越低。（3）系统的工作原理通过传感器感测环境光线强弱、光线实时变化情况,把感测到的信号转化为电压信号,作为神经网络的输入。由神经网络按照事先对测得数据已经划分好的类进行分析归类,判断出自行车车所处的行车环境的明暗变化,在与内置的特征参数进行对比后发送灯光控制指令给车灯控制开关。本设计采取低廉价格、精巧结构、最优功能组合的 AT91M40800 芯片对光敏电阻输出变化进行信号的处理转换来控制车灯的亮度。 4、计划进度安排（1）2015 年 9 月至 11 月，制定研究计划，购买相关书籍，印制调查资料，准备好项目实施所需材料；（2）2015 年 11 月至 2016 年 1 月，根据研究计划逐步开展项目内容，计算、整理、收集研究数据；（3）2016 年 1 月至 2016 年 3 月，对实验项目初步开展探究实验，对各个实验参数进行调试和记录。（4）2016 年 3 月至 2016 年 4 月，对所得数据进行全面分析和整理，请专业人士进行分析及指导，写出设计报告。（5）2016 年 4 月至 5 月中旬，整理项目研究数据，制作出达标的微型自行车车灯据行驶光照亮度调节传感器，准备结题。 6

（二）项目自我评价（创新点、实现的可能性、可操作性、可能存在的问题等） 1、创新点本设计采取低廉价格、精巧结构、最优功能组合的 AT91M40800 芯片对光敏电阻输出变化进行信号的处理转换来控制车灯的亮度。通过传感器感测环境光线强弱、光线实时变化情况,把感测到的信号转化为电压号,作为神经网络的输入。由神经网络按照事先对测得数据已经划分好的类进行分析归类,判断出自行车车所处的行车环境的明暗变化,在与内置的特征参数进行对比后发送灯光控制指令给车灯控制开关。在自行车上安装微型自行车车灯据行驶光照亮度调节传感器是一个光照强度自动检测自动调节车灯亮度，实现对外界不同光照亮度条件下实时调节车灯亮度，可有效的保障自行车驾驶人的道路行车安全。 2、实现的可能性随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学技术、经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域中的作用也日益显著。在工业生产自动化、能源、交通等方面所开发的各种传感器，不仅代替了人的感官功能，并且在检测人的感官所不能感受的参数方面创造了十分有利的条件。因此，研究传感器的资料丰富可借鉴，发挥空间很大。小组成员均在传感器的研究方面有一定的基础，在电气、通信专业方面学习刻苦。在兴趣的驱动下，研究小组积极、认真学习电气、通信专业知识以及跨专业的与本项目相关的知识，并掌握传感器的控制电路系统的工作情况、程序编程、电路设计等相关知识，已学习和使用过多种相关设计软件，其中有（Altium Aesigner, Protel99 SE, CAD, keil， Proteus 等）。 3、可操作性（1）信号采集，光敏电阻处于被测环境感光，会有一感光阻值，把被测光信号转化为电信号。（2）信号测量，为了知道光敏电阻的阻值在所分的哪档之间，需要进行测量比较。分压电路和比较电路就是完成此功能。光敏电阻和基准电阻分别分压接入比较器两端（实际上是被测信号与基准信号比较）。由于另一分压电阻相同，电阻大的分压就多。比较结果反映在比较器的输出端。采用了三个比较电路比较，就可以确定光敏电阻在四档的哪一档。 7

（3）信号表达，通过比较器出来的是电压信号，根据电压信号的不同就可以相应的调节和控制车灯的亮度变化。 4、可能存在的问题（1）所学科学知识不足，专业知识还不到位；（2）涉及一些跨专业知识的自主学习与运用；（3）程序参数的选取复杂多样，需要频繁请教老师和同学多次试验调整参数；（4）试验次数较多，要求动手能力强。（三）预期成果（成果的具体形式，如：申请专利、公开发表论文、制作科技实物（含软件程序）等，可以同时有多种成果形式） 1、制作科技实物 1 件； 2、撰写设计报告 1 份； 3、项目实验 2 至 3 个。（四）参考文献 [1]王化祥、张淑英·传感器原理及应用·天津出版社 [2]吉野新治·传感器电路设计手册·中国计量出版社 [3]何金田，张斌·传感器原理及应用课程设计指南·哈尔滨工业大学 [4]传感器与自动检测技术．北京：高等教育出版社，2005 8

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