简易照度计设计报告

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1、简易照度计设计报告设计人:班级：学号：院系：简易照度计设计报告一、设计目的1、了解光电二极管的基本特性2、利用所学知识及查找资料设计简易的照度计3、提高自身动手和思考能力二、原理方案设计1、传感器设计原理光电二极管是一种光生伏特器件，在反偏置电压状态下，PN节接受光子形成电子空穴对，从而形成光电流。光电二极管的光生电流%=字（1_严）5为：he又因为光电二极管和普通二极管的伏安特性曲线相同，那么在一I=「％—1]般状态下的电流方程为：<丿因为光电流方向是与正向偏置电流方向相反的，则光电二极管的全电流方程为

2、：he

3、2、光电变换电路根据光电二极管光电流随光照强度变化而变化和光电二极管与环境温度相关的原理，设计出具有温度补偿功能的光电变换电路。如图1-1图中1）0为测光光电二极管，1）1为温度补偿光电二极管，由R0、R1和两个光电二极管及差分运算放大器减法电路组成光电变换电路o在背景光照下可调整可变电阻R1使运放输出端为0,当测光光电二极管光敏面上的光照度发生变化时，D0的光电流变化，运放输入止极的电压因而变化，从而实现光电变换。补偿光电二极管D1被遮蔽（不能接受被测光）并与测光光变二极管D0—同放入相同温度环境下，且

4、要求DI、D0的特性相同。这样温度变化使两个光电二极管的温度漂移相同，产生的漂移电压经过减法电路就得出被补偿过的测感电压。通过差分式集成运放减法屯路实现抑制温度的零点漂移。图1-1若以RO端电压为VO,另一端是VI,那么输出电压是:5=型水（70一71）R其中R4=R5=RfR2=R3=RK0=12-A0*Zc71=12—加厶170=(R1*L-RO*70)将上式带入输出电压方程得到：R式中II为补偿管的光电流，01为测光管的光电流。将上一部分推导得出的光电流和光照度的关系代人上式，得：S=型*&*"(R

5、l*Ei_RO*Eo)R其中iS是光电二极管灵敏度，A是光电管的受光面积。上式得岀了光照强度和输出电压的特性关系式，程序算法的编写就是以它为根据的。对照标准线形图进行测试。标准光照度与光电流关系图如图l-2o1O0O7505002501020304050I/uA图1-23.单片机AD转换与显示利用单片机实现控制电路，用AD转换器实现模拟信号与数字信号的转换。将感测电压U0信号接到单片机的每个AD输入端，用过采样的方法对接受到的数据进行数字滤波，经过滤波得到的AD转换经过运算将结果用数码管表示。三、结构框图

6、设计1、原理框图c＞数码管显示2、程序设计流程图程序设计流程图如图2-2所示。图2-23、整体原理电路图整体电路原理图如图2-3所示。图2-3四.主要器件的介绍1、集成运放LM324LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如下图1所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输

7、入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位和反；Vi+(+)为同和输入端，表示运放输岀端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见下图2O图11413121110981234567图22、晶振晶振即晶体振荡器。是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为品体振荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。3、STC单片机介绍STC单片机是STC公司生产的STC89C52RC单

8、片机，它是一款性价比非常高的单片机，它完全兼容ATMEL公司的51单片机，除此之外它自身还有很多特点，如：无法解密、低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰等。其次STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多，它内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多P4口（PLCC封装）、片内自带8路8位AD（AD系列），片内自带EEPR0M.片机自带