简易光照度计的设计

1、-. z. . . . . 资料. . .简易照度计设计1实验任务1.1实验目的 1，了解光敏二极管的根本特性。 2，设计和制作简易照度计。1.2 实验要求1，根据参考电路，分析照度计的根本工作原理。2，测量光敏二极管的根本资料。3，根据光敏二极管的根本特性,设计和制作1000LU*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100LU*，并保持

2、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200,300，400,500,600 700,800LU*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，并比拟。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 根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

3、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

4、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：光电转换前置放大A/D模数转换光电转换前置放大A/D模数转换图1 照度计设计系统框图LCD图1 照度计设计系统框图LCD显示单片机控制电路2.3 程序设计流程图开场程序流程图如下：开场初始化初始化信号输入信号输入A/DA/D转换LCDLCD显示图图2 程序设计流程图3实现方案3.1 硬件电路图图图3 照度计硬件原理图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*围大概为0.2V到

5、2.3V。3.2.2 AD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。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ADD A、ADD B、ADD C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-1OUT8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LC

6、D显示屏的输出。3.3硬件程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcden=P21;sbit lcdrs=P20;sbit lcdrw=P22;sbit adwr=P37;/sbit adcs=P30; /oe =gndsbit eoc=P23;uchar code table=the illustion is;uchar code table1=l*;uint num,a,d,qian,bai,shi,ge,num1;uint illusion,temp;void init(void); /初始

7、化函数void delay(uint a); /延时函数void write_(uchar ); /写指令函数void write_data(uchar date); /写数据函数void display(uint d); /显示函数void main() void init(); /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液晶的模式进展设置*/ write_(0*38); /设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口write_(0*0c); /设置开显示，不显示光标write_(0*06); /写一个字符后地址

8、指针加一write_(0*01); /显示清零，数据指针清零 while(1) /*开场不断扫描P1引脚是否有信号，并且对信号进展计算和显示*/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*/void init(void)TMOD=0*01; /定时器0工作于计数方式1 TH0=(65536-5000)/256; TL0=(65536-50

9、00)%256; /定时时间为50msnum=0;/adcs=0;/sign=0;/temp=0;write_(0*80);/*延时函数每次延时50ms*/void delay(uint a)uint b,c;for(b=a;b0;b-)for(c=110;c0;c-);/*定时器中断函数*/void to_time() interrupt 1TH0=(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*/voi

10、d write_(uchar )lcdrs=0; /lcdrw=0;P0=;/delay(5);lcden=1;delay(20);lcden=0;/*写数据函数*/void write_data(uchar date)lcdrs=1; /delay(5); /lcdrw=0;P0=date;/delay(5);lcden=1;delay(20);lcden=0;/*显示函数*/void display(uint illusion)qian=illusion/1000;bai=illusion%1000/100;shi=illusion%100/10;ge=illusion%10; /速度*围

11、为0至9999. for(num1=0;num120;num1+) /显示前面一段字符write_data(tablenum1);delay(20); write_(0*80+0*41); /显示光照强度write_data(0*30+qian); write_(0*80+0*42);write_data(0*30+bai); write_(0*80+0*43); write_data(0*30+shi); write_(0*80+0*44);write_data(0*30+ge);write_(0*80+0*47); for(num1=0;num12;num1+)write_data(tab

12、le1num1);delay(20);write_(0*80); 4调试过程及结论4.1调试过程图图4 电压为零时的仿真图从图中可看出，输入电压最小为零时，显示屏显示的照度值就为0l*。图图5 电压最大时仿真图从上图中可看出，输入电压最大时，显示屏显示的照度值为255l*。在焊电路板的过程中，开场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*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4.2 光照度与电流曲线照度(LU*)200300400500600700800电流(A)2.142.492.893.083.253.3