完整word版简易光照度计的设计word文档良心出品.docx
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完整word版简易光照度计的设计word文档良心出品
简易照度计设计
1实验任务
根据光敏二极管的基本特性,设计和制作1000LUX的简易照度计。
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:
图1照度计设计系统框图
2.3程序设计流程图
程序流程图如下:
图2程序设计流程图
3实现方案
3.1硬件电路图
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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
LCD
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ADDA、ADDB、ADDC都接地,所以ADC0809就采集INO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
制LCD显示屏的输出。
3.3硬件程序
#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitIcden=P2八1;
sbitIcdrs=P2八0;
sbitIcdrw=P2八2;
sbitadwr=卩3八7;
//sbitadcs=P3八0;//oe==gndsbiteoc=P2A3;
ucharcodetabIe[]="theiIIustionis";
ucharcodetabIe1[]="Ix";
uintnum,a,d,qian,bai,shi,ge,num1;
//初始化函数
//延时函数
uintiIIusion,temp;
voidinit(void);
voiddeIay(uinta);
voidmain()
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
while
(1)
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;a>0;a--)
{temp=illusion*4;
temp=1000;
display(temp);//显示照度
};
};
voidinit(void)
TMOD=0x01;//定时器0工作于计数方式1
TH0=(65536-5000)/256;
TL0=(65536-5000)%256;//定时时间为50ms
num=0;
//temp=0;
write_com(0x80);
/*************延时函数每次延时50ms********************/voiddelay(uinta)
uintb,c;
for(b=a;b>0;b--)
for(c=110;c>0;c--);
/************定时器中断函数*****************/
voidto_time()interrupt1
TL0=(65536-5000)%256;
num++;
num=0;
//标志位
illusion=P1;
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;
9999.
ge=illusion%10;
//速度范围为0至
//显示前面一段字符
for(num1=0;num1<20;num1++)
write_data(table[num1]);
delay(20);
//显示光照强度
};
write_com(0x80+0x41);
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;num1<2;num1++)
write_data(table1[num1]);
delay(20);
write_com(0x80);
4调试过程及结论
4.1调试过程
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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
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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
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
4.2光照度与电流曲线
3.G
100200300400SOO右00700SOOSOOlOOO
4.3结论
AT89C51
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,2011
2、华成英童诗白.模拟电子技术基础.北京:
高等教育出版社,1985
3、戴先金.51单片机开发实例.北京:
清华大学出版社,2006
4、康华光.电子技术基础.北京:
高等教育出版社,2006