指导手册

（ 光电子技术科学专业适用）

理学院

日期：2007年 9月 

一、光电技术课程设计目的与要求

光电技术是一门综合性设计的实践教学环节项目，旨在提高学生应用所学光电子技术方面的专业知识构建能解决实际工程问题的小型光电测量系统或模块，运用理论知识计算或分析所构建的系统或模块的参数范围，根据参数范围设计系统方案，并且达到结构合理、性能稳定、成本低廉的目的。把光电技术专业基础知识和实践有效结合起来，加强学生的动手能力、分析和解决问题的能力，培养学生初步的工程设计能力。

光电技术课程设计的主要内容是光电检测，光机电一体化技术与应用，光谱检测与分析，LED照明技术与应用等实践环节。要求学生掌握相关的原理，构建基本的光学结构，搭建实验平台，完成相应的电路或软件，获取有意义的实验数据。通过理论分析，器件采购，系统搭建，数据分析等环节，熟悉完整的工程项目开发过程，提升自身实践能力。

二、光电技术课程设计时间安排

（一）分析问题，研究解决方案，把整体方案分解成若干个功能相对，接口定义清楚的功能单元或任务单元（时间预计：10学时）

（二）根据问题的性质，结合平时学过的理论知识，对各个功能模块或任务单元进行分析计算，确定实现目标，根据目标要求再进行具体设计，如编制程序，设计电路等。（时间预计：26学时）

要求：2-3人为一组，完成1个问题。

三、光电技术课程设计学生守则及管理办法

1、学生在课程设计期间应遵守学校作息制度；请假需经指导教师同意，并按学校规定办理请假手续，否则以旷课论处，每天早、晚签到，其它时间由指导教师随机点名一次。

2、学生必须随时接受指导教师的检查，指导及安排的工作。

3、课程设计所使用的机器，须经指导教师同意后，方可使用。课程设计结束后，制作成果必须交学院资料室。

4、学生使用的计算机、电子仪器或其它设备，若因责任事故造成丢失或损坏，应酌情赔偿。若设备发生故障，应及时报告，学生不得擅自修理。

5、严格禁止学生在计算机房或实验室玩游戏，每发现一次，则课程设计成绩降低5分。学生未经指导教师同意将私人盘片、器材带入计算机房或实验室，将予以没收。学生也不得将计算机房和实验室中的任何设备、器材和工具带回宿舍使用，否则视为盗窃。

6、学生在实验室内必须严肃认真，不得大声喧哗，严禁吃任何食物，严禁吸烟，每日负责卫生打扫，并在离开时切断电源，关好水龙头，关紧门窗。

7、学生借阅院资料室参考书籍和资料时，必须签名借阅。

8、学生在课程设计期间必须每天到所在的实验室签到。 

管理办法：

1．指导教师要在学生开始课程设计的至少前一周召开课程设计动员大会, 向学生讲解课程设计大纲, 部署课程设计选题, 详细讲解每一道题目的要求, 要达到的目标, 课程设计报告的规范等与课程设计有关的问题，使学生提前做好准备, 保证课程设计的顺利进行。 

2．指导教师要在选题、设计、上机实现等诸环节上投入精力，加强指导、讨论和答疑的力度。尤其在选题上，要充分考虑学生目前所具有的知识水平、掌握的开发工具、以及综合设计能力的现状，使题目取材合理、大小适中、难易适度，使学生在完成设计工作后，能有所收获。

3．参加课程设计的学生要珍惜机会、勤奋工作、勇于创新、勇于探索、勇于实践，虚心向指导教师请教，向同学学习，完成设计任务。

4．学生需保质、保量、保时间进度地提交规范的课程设计报告，审查由指导教师全权负责。

四、光电技术课程设计报告要求及撰写规范

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课程设计的总结报告是在完成设计、调试后，学生对归纳技术文档、撰写科学技术总结报告能力的训练。通过撰写课程设计总结报告，不仅可以把设计、调试及技术参考等内容进行全面总结，而且还可以把实践内容提升到理论高度。总结报告按如下内容顺序用A4纸进行打印（撰写）并装订成册：

1、统一的封面（含课程设计课题名称、专业、班级、姓名、学号、指导教师等）。

2、设计任务和技术要求（由指导教师在选题时提供给学生）。

3、内容摘要：

[1] 摘要是论文内容的简短陈述，一般不超过400字。

[2] 关键词应为反映论文主题内容的通用技术词汇，一般为4个左右，一定要在摘要中出现。

4、目录：

目录要层次清晰，要给出标题及页次。

5、课程设计总结报告正文，正文可按章节来撰写，应含以下内容：

[1] 问题重述及分析

[2] 符号设定及必要假设

[3] 模型建立（层层递进地建立模型、进行计算机实现）

[4] 模型优缺点分析。

[5] 附录（程序及图表）

6、按统一格式列出主要参考文献：

参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的，文献按照在正文中的出现顺序排列。各类文献的书写格式如下：

[1] 图书类的参考文献

序号  作者名·书名·（版次）·出版单位，出版年：引用部分起止页码。

[1] 刘卫国 主编 MATLAB程序设计与应用（第二版） 高等教育出版社，2006年第2版 160-163。

[2] 翻译图书类的参考文献

序号  作者名·书名·译者·（版次）出版单位，出版年：引用部分起止页码。

[3] 期刊类的参考文献

序号  作者名·文集名·期刊名·年，卷（期）：引用部分起止页码。

[1] H. Chen, X. D. Li, S. X. Zhou, Stark shift of hydrogenic impurity states in a quantum well, Phys. Rev., 1991, B44(12), 6220-6223.

7、说明书总篇幅一般不超过15页。

五、光电技术课程设计答辩

答辩是课程设计中一个重要的教学环节，通过答辩可使学生进一步发现设计中存在的问题，进一步搞清尚未弄懂的、不甚理解的或未曾考虑到的问题，从而取得更大的收获，地达到课程设计的目的与要求。

1、答辩资格

按计划完成课程设计任务，经指导教师审查通过并在其设计图纸、说明书或论文等文件上签字者，方获得参加答辩资格。

2、答辩小组组成

课程设计答辩小组由2－3名教师组成，由系负责组织。

3、答辩

课程设计审查通过后，由答辩小组主持答辩。答辩前，答辩小组应详细审阅学生的课程设计资料，为答辩作好准备，答辩中，学生须报告自己设计的主要内容（约5分钟），并回答答辩小组成员提问的3－4个问题或回答考签上提出的问题。每个学生答辩时间约15分钟。

六、光电技术课程设计成绩评定办法

答辩结束后，答辩小组应举行会议，根据学生平日表现，系统设计情况，系统完成情况，报告撰写情况以及答辩情况，综合评定学生的最终成绩。

课程设计的成绩分为：优秀、良好、中等、及格，不及格五个等级。不及格的学生须跟下一年级重作。

附件1：参考题目

光电子专业光电技术

课程设计实习内容与安排

1.参考题目

1、基于图像相减的监控系统设计

利用摄像机对特定区域进行连续摄像，当场景发生变化（如有人走动）可通过图像相减方法，阈值分割与二值化等步骤检测出来，要求把对人或车辆的检测和其他小物体的移动区分开来（如小狗跑动）达到降低虛警率的目的，同时也要考虑到外界光照条件发生变化所引起的虛警率问题。根据场景的不同，所用摄像机的不同，此题可供4组学生，每组2人使用。

2、利用图像识别方法的仓库火警系统设计

与上题相似，利用图像相减和直方图统计特性以及颜色识别等方法把火焰识别出来。此题可供2组学生，每组2人使用。

3、条形码识别器设计

对条形码图像进行二值化，旋转整形，黑色对应1，白色对应0，获取对应的二进制数字信息，此题可供2组学生，每组3人使用。

4、基于直方图的图像背景分离

识别出图像直方图中目标峰和背景峰，找到两个峰间的谷值作为分割阈值，利用该阈值将图像背景和目标分离成两幅图像，此题可供2组学生，每组2人使用。

5、三角测量法激光测距

利用三角测量方法，通过激光反射角和成像关系计算距离。

通过图像识别出激光光斑的位置，并通过实际测量标定，给出测量系统误差。此题可供2组学生，每组2人使用。

6、光功率计设计

 利用光电池和简单的接口电路，设计出一个可以测量太阳相对功率的实验装置，并熟悉绝对功率标定方法。选用不同的探测器，不同放大参数，此题可供4组学生，每组2人使用。

7、基于4象限探测的光电跟踪原理系统设计

熟悉4象限探测原理，设计模拟接口电路，输出两路（或4路）电压近似正比于光斑在4象限靶面上的位置，并通过控制步进电机实现光源跟踪

8、液面高度检测

液面相对静止，表面对可见光具有较高反射率，具有一定发散角的光源垂直照射表面，在一特定位置上放置一个反射接收探测器，具体位置由学生根据实际情况确定，液面高度不同反射到探测器表面的能量不同，据此可以设计出光电反射式液面高度检测系统。此题可供3组学生，每组2人使用。

9、光控感应灯设计

根据外界光强确定照明光源是否打开，由光电二极管，光敏电阻或光电池以及简单的接口电路构成环境光强反馈环节，通过继电器，功率三极管，光耦等实现照明控制。此题可供3组学生，每组2人使用。

10、近红外探测器的斩波调制接口电路设计

附件2《光电技术》课程设计大纲

适用专业：光电子技术科学专业

时    间：2周----2007~2008学年第1学期第15-17周

实习班级：理学院光电子技术科学专业2005级1，2班

一、课程设计教学目的及基本要求

光电技术课程设计是对本专业所讲授光电探测、光电仪器方面知识的巩固与提高，是一门综合性实验项目。通过这个实验，培养学生综合运用所学知识、技能，解决实际问题的能力，初步培养学生根据应用要求开发和设计小型光电检测实验系统能力、提高学生的工程实践能力。使学生能够达到运用平时所学光学、电子技术、光电探测、信号处理、计算机编程等方面的基础知识，针对应用要求、设计合理的解决方案。通过系统地开发一个简单的光电系统，进一步理解和掌握小型光电系统设计的基本思想和方法。掌握光电探测器的特性和应用方法，探测器信号放大和驱动电路设计方法，电机控制、数据采集与处理等知识。考虑到学生的能力差异和专长不同，在指导教师设计课程题目时应尽量保证设计的灵活性，并尽可能函盖模拟电路，数字电路，软件编程等方面的内容，让专长不同的学生分在一组内并选择不同方向的子题目，做到理解大题目，掌握所选子题目，让学生的专长得到进一步锻炼，同时扩充了知识面。

光电技术课程设计的主要内容是光电检测，从使用的传感器分为单元式和阵列式。对单元式传感器设计的学生要求：掌握所使用的光电传感器的工作原理，根据辐射度学知识，利用特定的传感器件设计符合性能要求的光电检测小型系统或模块，并掌握探测器的基本的外部接口电路设计，传感性能测试方法。对阵列式而言，主要的设计任务放在光电图像处理方面，要求学生掌握CCD或CMOS相机基本的原理，利用光电图像进行特定目标检测的基本方法，也要掌握图像传感单元的性能测试方法。

二、光电技术课程设计时间安排

（一）分析问题，研究解决方案，把整体方案分解成若干个功能相对，接口定义清楚的功能单元或任务单元（时间预计：10学时）

（二）根据问题的性质，结合平时学过的理论知识，对各个功能模块或任务单元进行分析计算，确定实现目标，根据目标要求再进行具体设计，如编制程序，设计电路等。（时间预计：26学时）

三、课程设计过程及参考学时分配

1、课外学习要求 

课外学习要求学生查询有关光电器件参数，使用细则；模拟电路，数字电路设计；简单的单片机小系统，数据采集小系统设计；C＋＋程序设计等方面的知识，学生要根据自己选题的侧重点来查阅相应的课外资料。

2、实习报告要求：

(1) 封面；

(2) 内容提要；

(3) 目录；

(4)“实习报告”正文应该包含以下内容：

概述题目的内容及问题分析；

硬件电路原理图火软件代码流程图以及部分关键源代码；

实验结果以及结论，误差分析；

参考文献。

3、实习验收要求：

(1) 把设计结果展示并运行；

(2) 回答有关问题；

(3) 提交实习报告（打印）；

(4) 以选课班级为单位提交光盘（内容有：源程序、电路原理图，实习报告）;

(5) 内容有创新的成绩要高一些。

4、考核标准要求包括：

(1)对问题建立模型能够应用计算机程序实现（30%） 

(2)学生的创新精神（40%） 

(3)总结报告（30%） 

(4)如有雷同报告成绩即为中以下。

5、设计报告书写要求

(1)按照要求书写设计报告；

(2)要求报告层次结构清晰、图表完整、语言通顺、字迹工整。

五、考核方式和方法 

课程设计成绩分平时成绩（完成计划进度情况）、设计结果（包括相应的理论计算，软硬件设计、实验数据，误差及精度分析）及答辩三部分。分别占总成绩的20%、50%、30%。指导教师根据学生完成情况分别给出上述三部分成绩，最后给出总成绩。

评定成绩 = 平时出勤（20%）+设计报告（30%）

+验收和答辩（50%）

大纲撰写人： 

大纲审阅人： 

学院负责人： 

修订日期：2008年 6 月 10 日    下载本文