简易光照度计的设计说明书

简易照度计设计1实验任务1.1实验目的1，了解光敏二极管的基本特性。2，设计和制作简易照度计。1.2实验要求1，根据参考电路，分析照度计的基本工作原理。2，测量光敏二极管的基本资料。3，根据光敏二极管的基本特性,设计和制作1000LUX的简易照度计。1.3实验所需器材电阻，电位器，运算放大器，正负12V电源，负9V电源，51单片机，数码管，高压汞灯，连接线照度计设计模板（电路板），光敏二极管（日光型，响应波长在5000埃到6000埃），万用表。1.4设计内容1，根据电路图制作照度计实验模板。2，调节照度计旋钮使光敏二极管处的照度为100LUX，并保持该照度不变，然后将光敏二极管接入IC1的输入端，并将K置于1的位置使光敏二极管处于0偏压的状态，测量该照度下光敏二极管的光电流。....3，测量不同照度下（200,300，400,500,600700,800LUX）光敏二极管的光电流，并做出照度—电流曲线。4，将K置于2,3的位置给光敏二极管的正极加上一个负偏压并测量出该电压的大小，重复2,3步的内容，做出照度计—电流曲线，并比较。5，根据不同照度计下的输出电压设计制作简易照度计。2设计原理2.1基本理论硅光电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件，它实质上是一个大面积的半导体PN结，其工作原理是光生伏特效应。当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子-空穴对。PN结两边的光生电子-空穴对在内电场作用下，多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层，结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入P区，使每个区中的光生电子-空穴对分割开来。光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在P区的集结使P区带正电。P区和N区之间产生光生电动势。当硅光电池接入负载后，光电流从P区经负载流至NE，负载中就会有功率输出。利用AT89C51芯片实现控制电路，用ADC0809模数转换器实现模拟信号和数字信号的转换。当光电池接入负载，将输出的信号通过三极管放大，通过模数转换器ADC0809转换为数字信号，通过单片机控制电路将信号输入LCD显示屏，在显示屏上显示当前的照度值。....2.2系统框图系统框图如下：2.3程序设计流程图程序流程图如下：光电转换前置放大A/D模数转换单片机控制电路LCD显示图1照度计设计系统框图开始初始化信号输入A/D转换LCD显示图2程序设计流程图....3实现方案3.1硬件电路图3.2原理图说明3.2.1光电前置放大电路利用三级管的的放大作用，将带负载的光电池电路输出的电流放大，为了保证信号有更好的线性关系，所以将三极管接成电流转换为电压的形式。经过测量，电压放大的范围大概为0.2V到2.3V。3.2.2AD转换电路采用ADC0809模数转换芯片和AT89C51单片机，将光电池接收的光信号转换后放大的电压模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机的控制电路将数字信号送到LCD显示屏。图3照度计硬件原理图....3.2.3显示电路此处显示电路采用了1602A液晶显示模块。当光直射光电池时，放大的电压信号通过三极管的发射极送入AD转换器的IN0端口。因为AD的ADDA、ADDB、ADDC都接地，所以ADC0809就采集IN0端口的信号。模拟信号经过转换后向OUT-1~OUT8传送数字信号。数字信号经过总线传送到AT89C51的P1口，并读入累加器A，经过AT89C51计算后通过P0端口输出，然后控制LCD显示屏的输出。3.3硬件程序#includereg52.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitlcden=P2^1;sbitlcdrs=P2^0;sbitlcdrw=P2^2;sbitadwr=P3^7;//sbitadcs=P3^0;//oe==gndsbiteoc=P2^3;ucharcodetable[]=theillustionis;ucharcodetable1[]=lx;uintnum,a,d,qian,bai,shi,ge,num1;uintillusion,temp;voidinit(void);//初始化函数voiddelay(uinta);//延时函数voidwrite_com(ucharcom);//写指令函数....voidwrite_data(uchardate);//写数据函数voiddisplay(uintd);//显示函数voidmain(){voidinit();//初始化EA=1;//开总中断ET0=1;//开定时器中断TR0=1;//启动定时器lcden=0;/***********对1602液晶的模式进行设置***************/write_com(0x38);//设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口write_com(0x0c);//设置开显示，不显示光标write_com(0x06);//写一个字符后地址指针加一write_com(0x01);//显示清零，数据指针清零while(1){/*******开始不断扫描P1引脚是否有信号，并且对信号进行计算和显示********/if(P1!=0){delay(10);if(P1!=0)//防止误判{adwr=0;delay(5);....adwr=1;delay(5);adwr=0;while(oec);for(a=10;a0;a--){temp=illusion*4;temp=1000;display(temp);//显示照度}};};}}/**********************初始化程序************************/voidinit(void){TMOD=0x01;//定时器0工作于计数方式1TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256;//定时时间为50msnum=0;//adcs=0;//sign=0;//temp=0;write_com(0x80);}..../*************延时函数每次延时50ms********************/voiddelay(uinta){uintb,c;for(b=a;b0;b--)for(c=110;c0;c--);}/************定时器中断函数*****************/voidto_time()interrupt1{TH0=(65536-5000)/256;//中断函数里重新赋初值TL0=(65536-5000)%256;num++;if(num==20)//每20*50ms计算一次，并且将速度显示{num=0;//标志位illusion=P1;}}/***********写指令函数************/voidwrite_com(ucharcom){lcdrs=0;//lcdrw=0;P0=com;//delay(5);lcden=1;....delay(20);lcden=0;}/*********写数据函数*************/voidwrite_data(uchardate){lcdrs=1;//delay(5);//lcdrw=0;P0=date;//delay(5);lcden=1;delay(20);lcden=0;}/*************显示函数********************/voiddisplay(uintillusion){qian=illusion/1000;bai=illusion%1000/100;shi=illusion%100/10;ge=illusion%10;//速度范围为0至9999.for(num1=0;num120;num1++)//显示前面一段字符{write_data(table[num1]);delay(20);....};write_com(0x80+0x41);//显示光照强度write_data(0x30+qian);write_com(0x80+0x42);write_data(0x30+bai);write_com(0x80+0x43);write_data(0x30+shi);write_com(0x80+0x44);write_data(0x30+ge);write_com(0x80+0x47);for(num1=0;num12;num1++){write_data(table1[num1]);delay(20);}write_com(0x80);}4调试过程及结论4.1调试过程....从图中可看出，输入电压最小为零时，显示屏显示的照度值就为0lx。从上图中可看出，输入电压最大时，显示屏显示的照度值为255lx。在焊电路板的过程中，开始时用两个控制端控制LCD显示屏，发现效果不太好，后来改为三个端口控制。在调试过程中，接上电源，发现显示的乱码而且显示很不稳定，检查电路后发现是电路中某些接触点接触不良。将这些接触点重新焊了一遍，显示屏终于显示了照度值，但数值很不稳定，从十几勒克斯到两百多勒克斯无规律跳变，可能是AD输出出错，检查电路，确实的AD的OUT端与89C51的P1端口接反了，因此出现微弱信号变化就使数值改变很大。改正此处电路后，终于显示了正常值图4电压为零时的仿真图图5电压最大时仿真图....4.2光照度与电流曲线照度(LUX)200300400500600700800电流(A)2.142.492.893.083.253.303.454.3结论在Proteus软件中仿真成功，并按电路原理图焊接好电路，将程序烧录到AT89C51芯片中进行调试，LCD显示屏最终可以显示照度值，实验成功。5参考文献1、王庆友.光电技术.北京：电子工业出版社，20112、华成英童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，19853、戴先金.51单片机开发实例.北京：清华大学出版社，20064、康华光.电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006欢迎您的光临，Word文档下载后可修改编辑.双击可删除页眉页脚.谢谢！你的意见是我进步的动力，希望您提出您宝贵的意见！让我们共同学习共同进步！学无止境.更上一层楼。