数字式光照强度检测仪的设计实现_实验报告

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1、电子电路实验（三)设计总结报告设计选题一：数字式光照强度检测仪的设计实现院(系)：自动化学院班级：**********学号：**********学生姓名：******指导教师：******2011年5月30摘　要本实验中采用光敏电阻为光传感器，利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。具体方法是将三路光敏电阻支路并联接入电路中，其中一路串接一固定电阻，另外两路分别串接电位器，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使得电路的输出电压而变化。根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系，分别对三路电压值进行采集得到某一光强度下对应的模拟电压，将

2、模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过VC语言编程，将其集于单片机中，进行比较以后通过两位数码管将最大值显示出来，相应地控制点亮对应的小数点以显示光强的方位。通过硬件的焊接、静态和动态调试和程序的编写和修改，作品最终很好地实现了实验任务和要求，在近似无光照时数码管显示为0，正常工作时能检测三个不同方位的光强并通过两位数码管将最大数值显示出来，而两个小数点的不同组合显示对应方位。关键词：光照强度；检测仪；设计实现30第1部分课题的任务与要求1.1设计选题设计选题一：数字式光照强度检测仪的设计实现1.2任务及要求1.2.1设计

3、选题的任务结合单片机最小电路和光敏电阻电路共同设计一个基于单片机的数字式光照强度检测系统，用数码管显示光照强度。还可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过计算它们的光照强度运用比较器以确定当前的光照方向。(1)、实现单片机最小系统设计。(2)、焊接调试光敏电阻网络。(3)、焊接调试AD电路，标定光照强度基本单位。(4)、编写单片机程序，将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数管显示。(5)、通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方向，在数码管上显示其方向。1.2.2设计选题的要求(1)、无光照时数码管显示为零。(2)、用数码管显示光照强

4、度，误差范围为5~10LUX(以白天中午室内日光灯的光照强度为标准定义为100LUX)。(3)、两个小数点具体显示光强方位(两个小数点分别单独亮和均不亮代表三个方位)。30第2部分系统概述2.1光照传感器及敏感元件概述光照传感器是基于光电效应、将光信号转换为电信号的传感器，其敏感元件是光电器件。光照传感器主要由光敏元件组成。目前光敏元件发展迅速、品种繁多、应用广泛。主要有光敏电阻器、光电二极管、光电三极管、光电耦合器和光电池。2.1.1光敏电阻器１、光敏电阻原理光敏电阻器由能透光的半导体光电晶体构成，因半导体光电晶体成分不同，又分为可见光光

5、敏电阻（硫化镉晶体）、红外光光敏电阻（砷化镓晶体）、和紫外光光敏电阻（硫化锌晶体）。当敏感波长的光照半导体光电晶体表面，晶体内载流子增加，使其电导率增加（即电阻减小）。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。2、光敏电阻的应用光敏电阻器广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自动调节，照相机中的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。2.1.

6、2光敏二极管光敏二极管是一种将光能变换为电能的器件，它利用了半导体的光生伏特效应的原理。光敏二极管的优点是线性好，响应速度快，对宽范围波长的光具有较高的灵敏度，噪声低；缺点是单独使用输出电流（或电压）很小，需要加放大电路。302.2设计方案的提出与论证2.2.1设计方案一采用光敏电阻、二极管和555定时器构成多谐振荡电路，利用多谐振荡电路的两个暂稳态输出由此产生矩形波脉冲信号。而光敏电阻阻值会随着光照强度的变化而发生变化，进而使得多谐振荡电路的周期变化，其输出波形频率也随之改变。将其输出模拟信号波形输入到一个简易数字式频率计通过两位数码管显

7、示出来，数字式频率计主要由时基电路、闸门电路计数器、锁存器、译码显示电路和逻辑控制电路组成。具体实现框图如下图2.1所示：光敏电阻阻值变化多谐振荡器电路周期变化简易数字频率计时基电路闸门电路计数器锁存器译码显示器逻辑控制电路图2.1设计方案一原理框图30本方案采用性能稳定且便宜的光敏电阻作为光照传感器，通过光敏电阻值变化影响多谐振荡电路的周期而检测光强，性能较稳定一些，灵敏度也较高，但是电路结构比较复杂，所用元器件种类较多，实现和调试工作会比较困难，造价也较高，虽然能满足稳定性和灵敏度的要求，但不宜采用。2.2.2设计方案二本方案采用光电

8、二极管，利用其产生的电流随光照增强的线性特性输出模拟采样电压，并联三条光敏二极管和电阻支路，将这三路电压通过选通器循环输入到模数转换器ADC0804将模拟信号转换为数字信号，将数