CN206849357U - 数字化凸透镜成像实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数字化凸透镜成像实验装置，它包括透镜成像模块和控制检测模块，其中透镜成像模块包括带有双平行滑轨的支架、可移动的光源板、可移动的凸透镜、可移动的成像板组成；控制检测模块，包括超声波测距模块、单片机芯片模块、显示模块，透镜成像模块、超声波测距模块、显示模块分别与单片机芯片模块电路连接；超声波测距模块可获取光源板与凸透镜以及凸透镜与成像板之间的距离参数，显示模块显示物距、焦距、像距参数，可实现安全无污染的光源产生，物距、像距、放大倍数的自动精确测量，本装置可用于初高中的物理实验教学中，具有较强的移植性。

Description

数字化凸透镜成像实验装置

技术领域

本实用新型设计一种教学用实验装置，具体为一种数字化凸透镜成像实验装置。

背景技术

我们在初中高中实际的物理实验中发现的原有的凸透镜成像实验设备存在三个不足：1、采用蜡烛光源所带来的人员和财产安全问题；2、采用蜡烛光源所带来环境污染的问题；3、人工测量物距和像距所带来的测量误差较大的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型特提供了一种数字化凸透镜成像实验装置，能够实现安全无污染的光源产生，物距、像距、放大倍数的自动精确测量，以及测试数据的自动显示，本装置可用于初高中的物理实验教学中，具有较强的移植性。

为实现上述发明目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种数字化凸透镜成像实验装置，它包括透镜成像模块和控制检测模块两部分组成。其中透镜成像模块包括带有双平行滑轨的支架、可移动的光源板、可移动的凸透镜、可移动的成像板组成。控制检测模块，包括超声波测距模块、单片机芯片模块、显示模块，透镜成像模块、超声波测距模块、显示模块分别与单片机芯片模块电路连接；超声波测距模块可获取光源板与凸透镜以及凸透镜与成像板之间的距离参数，显示模块显示物距、焦距、像距参数。

还包括标尺，标尺固定设置在支架前方且与滑轨平行，光源板、透镜、成像板均通过活动底座与滑轨滑动连接。

所述的单片机芯片模块选用STC89C52单片机，STC89C52单片机是一种低功耗、高性能的COMS 8位微控制器，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适于常规编程器。

所述的超声波测距模块包括物距测量传感器、像距测量传感器和挡板，物距测量传感器设置在光源板正下方，像距测量传感器设置在成像板正下方，挡板设置在凸透镜正下方，物距测量传感器、像距测量传感器分别与单片机芯片模块电路连接，此模块通过发射具有特定频率的超声波对被摄目标（挡板）的探测，通过发射出特定频率的超声波和反射回来的超声波所用的时间，换算出距离的优点，此外，该模块具有感应距离远，可靠性高，成本低，使用方便等优点。

所述的显示模块是LCD12864显示屏模块, LCD12864显示屏模块是带中文字库的一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符集，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4 行16×16 点 阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多。

控制检测模块还包括电源电路，需要通过交流220V市电通过变压，整流滤波后由稳压集成电路7805供应。

本实用新型的有益效果为：

采用测距传感器、单片机、点阵光源显示等技术相结合，再结合液晶显示给出测量结果的方式，提供一款数字化凸透镜成像演示装置，本装置能够实现安全无污染的光源产生，物距、像距、放大倍数的自动精确测量，以及测试数据的自动显示功能，本装置可用于初高中的物理实验教学中，具有较强的移植性。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图；

图2为控制检测模块电路组成框图。

如图所示：1.支架2.滑轨3.光源板4.透镜5.成像板6.物距测量传感器7.单片机芯片模块8.显示模块9标尺 10.挡板 11.像距测量传感器。

具体实施方式

如附图所示的一种数字化凸透镜成像实验装置，它包括透镜成像模块和控制检测模块两部分组成。其中透镜成像模块包括带有双平行滑轨2的支架1、可移动的光源板3、可移动的凸透镜4、可移动的成像板5，控制检测模块包括超声波测距模块、单片机芯片模块7、显示模块8，透镜成像模块、超声波测距模块、显示模块8分别与单片机芯片模块7电路连接；超声波测距模块包括物距测量模块6、挡板10和像距测量模块11，可获取光源板3与凸透镜4以及凸透镜4与成像板5之间的距离参数，显示模块显示物距、焦距、像距参数。

还包括标尺9，标尺9固定设置在支架前方且与滑轨2平行，光源板3、凸透镜4、成像板5均通过活动底座与滑轨2滑动连接，活动底座上设置有定位标识垂直指向标尺9，定位标识对应光源板上点阵光源、凸透镜光心、成像板所在的位置，标尺的作用便于各部件粗略距离设定，显示模块精确显示各距离参数，包括物距、像距、焦距等。

本装置中的主电路主要由凸透镜成像模块、超声波测距模块、单片机芯片模块、LCD12864显示模块。凸透镜成像模块改变物距和像距，通过超声波测距模块测量物距和像距的数值，之后通过电信号传输给单片机芯片模块进行数据处理，最后传输给LCD12864显示模块实时显示。

选用以数字化点阵为光源的凸透镜成像模块，就避免了以蜡烛为光源带来的安全和环境污染问题，并且此模块有成本低和使用寿命长的优点；选用超声波测距模块，此模块过发射具有特定频率的超声波对被摄目标的探测，通过发射出特定频率的超声波和反射回来的超声波所用的时间，换算出距离的优点，此外，该模块具有感应距离远，可靠性高，成本低，使用方便等优点；选用的单片机是STC89C52，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有 8K字节系统可编程Flash存储器，STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能，在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，适于常规编程器，操作简单，编程容易并且价格便宜；采用LCD12864显示屏模块显示，内带中文字库可直接显示中文，多种显示模式可视面积大、分辨率高、抗干扰能力强、显示内容多、字码显示柔和等特点，使用方便；电源电路稳定电压的得到，需要通过交流220V市电通过变压，整流滤波后由稳压集成电路7805供应；系统的软件设计采用C语言编程，利用单片机及其外围电路实现其功能。

Claims (1)

1.一种数字化凸透镜成像实验装置，它包括透镜成像模块和控制检测模块，可移动的光源板、可移动的凸透镜、可移动的成像板组成；控制检测模块，包括超声波测距模块、单片机芯片模块、显示模块，透镜成像模块、超声波测距模块、显示模块分别与单片机芯片模块电路连接；超声波测距模块可获取光源板与凸透镜以及凸透镜与成像板之间的距离参数，显示模块显示物距、焦距、像距参数，其中透镜成像模块包括带有双平行滑轨的支架，光源板、透镜、成像板均通过活动底座与滑轨滑动连接；其特征是：所述的超声波测距模块包括物距测量传感器、像距测量传感器和挡板，物距测量传感器设置在光源板正下方，像距测量传感器设置在成像板正下方，挡板设置在凸透镜正下方，物距测量传感器、像距测量传感器分别与单片机芯片模块电路连接。