毕业设计（论文）-基于单片机的便携式太阳膜透光率测试仪设计.doc

青岛大学本科生毕业设计摘要 当今社会经济快速发展，人民生活水平日益提高，汽车产量连年增加。然而太阳光中的紫外线，红外线等不可见光却也危害着人们的身体健康和汽车的使用寿命，汽车太阳膜作为一种新兴的汽车消费品越来越受欢迎。然而市场的太阳膜品种很多，型号也是大不相同，太阳膜的质量确参差不齐，价格相差较大，对消费者来说很难正确的买到物美价廉的太阳膜，消费者的权益得不到保护。因此如果我们设计一款测试太阳膜透光率的测试仪，那么就解决了这个问题，帮助消费者检测太阳膜。 便携式太阳膜透光率测试仪是一种检测汽车太阳膜透光率的便携仪器，采用节能环保的led太阳光源，通过光电传感器检测，采用单片机连接led显示器，检测太阳膜的紫外线、可见光和红外线的透光率，反映该太阳膜的质量，帮助消费者选择太阳膜。关键词：太阳膜 光源 led显示器 光电式传感器 单片机 abstractthe rapid economic development in todays society, peoples living standards, automobile yield increasing in successive years increased. however ultraviolet rays in sunlight, infrared etc. not visible but also endangering peoples physical health and auto service life and car solar film as a new car consumer goods are becoming more and more popular. however solar film breed is very much, the market also is big different models, the quality of solar film uneven, indeed, to consumer prices vary larger difficult correct buy cheap and fine solar film, the rights of consumers get protection. so if we design solar film light transmittance of a test the tester, then solved the problem, solar film help consumers detection. portable solar film light transmittance tester is a kind of testing solar film transmittance car portable equipment, adopting energy-saving led the sun light, through the photoelectric sensor detection,uses the monolithic connection led display, detection solar film ultraviolet, visible and infrared light transmittance, reflecting the solar film quality, to help consumers choose solar film. keywords: solar film light source led monitor photoelectric sensor microcontroller目录abstract- 2 -目录- 3 -第一章 前言11.1太阳光谱及太阳膜的作用11.1.1太阳光谱知识11.1.2太阳膜的结构与作用21.2太阳膜透过率测试仪的原理31.3 太阳膜透过率测试仪的测试宽度41.4太阳膜透过率测试仪的参数4本章小结4第二章 光源的选择52.1 关于光源52.2光源的分类52.3 led发光二极管的结构及工作原理52.4光源的电源72.5 太阳光源的性能参数7本章小结8第三章 传感器的介绍以及选择93.1光电传感器的构成和工作方式93.2光电传感器的分类93.3色敏光电传感器11本章小结13第四章 单片机基本介绍和选择144.1单片机的概述144.1.1 常用单片机的介绍144.1.2 单片机的特点和应用144.2单片机的基本结构和工作原理154.3 mcs-51单片机的内部结构与时序164.4 mcs-51的基本组成164.5 mcs-51的工作方式174.6 8051单片机的介绍17本章总结18第五章 基于led显示器的设计与选择195.1显示设备的分类195.2 led显示器及其工作原理195.2.1 led显示器的概述195.2.2显示原理205.2.3 led显示器接口235.3 led显示器的直流电源26本章小结26第六章 锂电池276.1概述276.2锂电池的选择27本章小结28第七章 总结297.1太阳膜透光率检测仪的工作流程图297.1.1工作原理图297.1.2工作原理297.2 太阳膜检测仪的电路307. 3 便携式太阳膜测试仪的主要参数317.4便携式太阳膜检测仪的特征及注意事项32致 谢33参考文献3431第一章 前言当前我国汽车太阳膜的使用量逐年增多，市场上的太阳膜的种类和质量价格也是参差不齐，消费者地利益得不到保障，如何能够检测太阳膜的质量，保证消费者的权利成为了一个迫切解决的问题。本章将重点了解太阳膜的分类，性能参数等，为设计太阳膜透光率测试仪做准备。1.1太阳光谱及太阳膜的作用自然界中的太阳光可以给人们的生活带来温暖，舒适的享受，然而也含有大量的紫外线，红外线，可见光，紫外线能够灼伤人体皮肤，引起各种皮肤疾病。太阳光谱的波长从200nm到2500nm之间分布广泛，而太阳膜正是可以阻止他们对车内的照射，保护汽车内的环境，减轻太阳光对人体以及汽车的伤害。1.1.1太阳光谱知识自然界当中的太阳光中主要含有红外线，紫外线和可见光。它们的波长分布广泛，太阳光谱的范围如图1.11.1太阳光谱范围紫外线光谱的波长为280-400nm之间，其特点是穿透性强，可以使人体皮肤黑色素沉积，颜色加深，过度的紫外线曝晒会导致灼伤皮肤，引起皮肤癌，皮炎等种种疾病，严重影响健康，另外长时间的紫外线照射还可导致地毯、窗帘、织物及家具油漆褪色。红外线光谱的波长：波长在7002400nm之间，红外线是阳光中不可见热量的主要表现形式，直接影响车内的温度，所以车内的红外线透过率越高，越不利于车内的降温，减轻红外线对汽车的照射，可以缓解酷暑车内空调的压力，节能减排，减少能量的使用量。可见光谱带：波长380780nm之间，其特点是肉眼可以看见的唯一光谱，可见光波段进一步可以分为不同的颜色（赤橙黄绿蓝靛紫七色），他们虽然对人体没有直接伤害，但是其透光率的高低能够直接影响车内的视线，如果透光率低，造成车内的可视度低。1.1.2太阳膜的结构与作用当今汽车市场上的太阳膜无论是种类还是型号都很多，虽然各种品牌信号的汽车太阳膜的基本原理大致相同，各自的结构相差也并不是不大，但是各种汽车太阳膜的性能技术却各不相同，质量也参差不齐，因此熟悉太阳膜的结构对于选择质量高的太阳膜有着重要的意义。汽车太阳膜的结构主要是由防粘层，安装胶，紫外线吸收剂，隔热膜层，透明基材，合成胶，金属层等物质经过各种工艺组合在一起而形成的静谧结构层。其基本结构如图1.2所示图1.1 太阳膜的结构图1.隔热降温汽车太阳膜的主要作用是减少太阳光中的紫外线、红外线等光线对汽车室内塑件的损伤，保护汽车，起到隔热降温的效果，较好的保持车内清凉，可以有效的降低汽车内的温度，降低车内空调的使用率，节油减排，响应国家政策。汽车防爆太阳膜的隔热率一般情况可以达到40%-70%。2.保护汽车玻璃，防止暴碎另外汽车防爆太阳膜的另一大作用是可以减轻事故的危害性，汽车防爆太阳膜膜可以很好的将汽车破碎玻璃粘贴在一起，避免破碎的玻璃飞散，伤害司机以及乘客，提高汽车的安全性。3.保护肌肤太阳光中的紫外线对人体的皮肤伤害较大，长期暴晒容易造成对身体的伤害。而汽车太阳膜能够较好的减轻紫外线的照射，降低紫外线对人体的伤害。4.增加美观现在社会人们的审美观有了较大的改变，五颜六色的太阳膜可以改变汽车的颜色，能够给人以美的享受，让人赏心悦目，减轻疲劳，增加舒适度。5.单向透光汽车太阳膜具有单向透光性，可以保护司机免受外面灯光的刺激，保护司机安全驾驶。1.2太阳膜透过率测试仪的原理太阳光由紫外线（200nm380nm），可见光(380nm760nm)和红外线(760nm2500nm)组成。紫外线具有严重危害作用，不但伤害人体健康，灼伤皮肤和眼睛，导致多种疾病；而且导致皮具，塑胶件老化褪色，影响物品使用寿命。红外线是热量的主要来源。这样就需要我们对红外线和紫外线进行有效的阻隔，阻隔率越高越好，也就是透光率越高越好。可见光是车内照明光线主要来源，尤其是汽车前玻璃的单向透光率则是越高越好，即阻隔率越低越好。因此，紫外线，红外线和可见光的透光率这三个指标是判断太阳膜好坏的一个重要依据。测试原理：采用紫外光源，可见光源和红外线光源照射汽车太阳膜，光电传感器分别将探测到得三种光源的入射光强度和透过太阳膜后的输出光强，经过数模转换，输出太阳膜透光率的模拟数字信号，输送到单片机，经过单片机的处理，最后一数字的形式在led显示器上显示出来。透过光强与入射光强的比值称为透光率，用百分数表示。可见光则用阻隔率表示，阻隔率=100%-透过率。1.3 太阳膜透过率测试仪的测试宽度紫外线谱带：波长280-400nm左右，其特点是穿透性很强，可使人体皮肤黑色素沉积，过度的紫外线曝晒会导致皮肤癌，可导致物品褪色。 可见光谱带：波长380-780nm之间，其特点是唯一可以用肉眼看见的光谱，人类很需要的照明光源，对人体没有直接伤害。 红外光谱带：波长700-2400nm之间，其特点是所含能量最大，所以热量也高。1.4太阳膜透过率测试仪的参数1.外形尺寸： 长160mm 宽115mm 高33mm 2. 测试槽尺寸：宽23mm 深76 mm3. 仪器重量： 约360克4. 可见光的测量分辨率是1%，紫外线的分辨率是0.1%5. 红外线测量，中心波长1400nm，波长范围(900nm-1800nm) 6. 12v ac/dc电源供电，也可用便携式外挂锂电池包供电。本章小结 随着我国经济事业的快速发展，我国的汽车行业正在快速发展，汽车消费已经成为了人们继房产消费之后的又一大消费，人民生活水平，生活质量正稳步提高，买车的同时也伴随而来的是人们的健康问题，和全球的能源紧张，阳光中的紫外线红外线对人体的皮肤灼伤严重，严重危害着人们的身体健康，损坏汽车内饰件的寿命。汽车太阳膜能够有效的减轻太阳中紫外线的照射，吸收阳光中的红外线，防止太阳热量对汽车内饰件的直接损害。然而现在市场上的太阳膜的种类繁多，价格质量参差不齐，因此开发一种能够检测太阳膜透光率的一种设备意义重大。本章着重对阳光谱及太阳膜的结构作用等参数做了了解，研究太阳膜的检测原理做了研究，为以后设计太阳膜检测仪做出了铺垫。从下章开始对太阳膜检测仪做出设计，首先对光源进行选择。第二章 光源的选择汽车太阳膜主要用来抵挡太阳光中的紫外线，红外线的辐射，防止对人体和汽车的损害，因此太阳膜检测仪的光源应该选择能够模拟发出太阳光的光源。选择合适的太阳光源，更有助于太阳膜检测仪的质量。2.1 关于光源自然界中凡是可以将其他形式的能量转换为光能，并且提供光通量的设备、器具统称为光源。led (light emitting diode)，也称为发光二极管，它其实是采用一种或者多种固体半导体芯片作为发光的材料，在从两端施加正向电压时，半导体中的载流子发生复合，释放出过剩的能量从而引起光子发射产生远外光、可见光、紫外线等光线。 2.2光源的分类现阶段常用的电光源有：1.热敏发光电光源（如卤钨灯、白炽灯等）；2.气体放电发光电光源；3.固体发光电光源；4.发光二极管电太阳光源。（如图2.2常用光源的分类）白炽灯卤素灯低压汞灯高压汞灯低压钠灯高压钠灯白炽灯气体放电灯晶体管光源太阳光源常用光源 图2.1 常用光源的基本分类2.3 led发光二极管的结构及工作原理（1）基本结构n型衬底p电极（+）p型隔离层有源层n型隔离层发射光图2.2 led发光而二极管的结构图（2）工作原理led发光二极管的其基本机构就是一个pn结，是一种注入电流式发光器件。是半导体晶体内部受到电流刺激时，电子从高能级回复到低能级时，发射光子的结果。给二极管加上正向电压时，注入的电子和空穴复合发光。led光源发射的光的波长与种类与晶体管中所掺杂的物质有关。如下图2.3太阳光源原理图图2.3 太阳光源原理图（3）led太阳光源的优点a.低压：太阳光源是根据发光二极管的原理而制作，低压电安全方便。b.效能：消耗能量较其他光源来说要减少很多，耗能低，功效高。c.寿命长：led太阳光源大约10万小时以后兴衰为初始的50%。d.响应时间：led 太阳光源的响应时间快，是普通光源的几万倍。e.环保：无有害金属贡。2.4光源的电源太阳光源内部通过220v/12v交直流变压器进行变换，既可以直接接通220v交流电，使用方便，也可以通过内部的锂离子电池储存12v直流电，以保证太阳膜检测仪在任何无电少电的情况下都可以使用，安全方便。图2.4 交直流转换电路电源原理：通过220v电压输入端输入电压，经过整流电路将交流电转变为直流电，经过变压器将交流电源最终以12v的直流电源输出。2.5 太阳光源的性能参数光源产生光：模拟太阳光光参数：1.紫外线（波长200nm380nm）2.红外线（波长380nm760nm）3.可见光（波长760nm2500nm）光源的工作电压：直流电12v光源电源：220v/12v交直流变压稳压电源 可接外挂式高容量5000mah便携式锂电池本章小结光源是太阳膜检测仪中非常重要的一部分，也是比不可少的一部分，光源的选择要本着节能降耗，使用方便，便于维护的原则，led太阳光源，发光时能耗低，寿命长，更换方便，响应时间快，是非常适合的光源选择，因此太阳膜检测仪的选用为led太阳光源。第三章 传感器的介绍以及选择传感器技术是现代检测及控制技术的核心技术之一，是现代信息技术的关键部分，合理的选择传感器能够为我们的设计起到很大的帮助。光电式传感器相当于太阳膜检测仪的感官器官，和人体的感觉神经系统一致，本章将就传感器的基本结构，工作原理等内容做简要的介绍，为太阳膜的检测仪准备。3.1光电传感器的构成和工作方式光电传感器的基本原理是光电效应，光照射半导体材料时，由于半导体材料受到光照射，吸收光子，引起材料内部的电子变化，形成电流，不同的波长，不同强度的光产生不同的电流信号，于是将光信号转变为了电信号，实现了光电传感器的功能。光电传感器在一般情况下，是由光路、电路以及光电转换元件三大部分组成的一种电子传感器。光路部分可以实现光量受被测信号控制或调制，电路部分可以成光电信号转换和使被测信号成为可以使用的信号输出。光电转换元件能够完成对光信号的接收与转换。半导体一但受到光的照射, 光就会被吸收而产生电信号。这种现象即是人们所了解的光电效应。波长短的光线, 在半导体的表面附近被吸收, 而波长长的光, 则在半导体的深处被光电转换元件吸收。基本结构如下图：光源测量头光电元件电子线路被测量3.2光电传感器的分类光电传感器按照工作原理的不同大致可以分为以下三类，分别是：透射式光电传感器、反射式光电传感器、遮光式光电传感器。 1.透射式 光源发出一定量的光线，穿过被测物质对象，其中一部分光被检测对象吸收，其余则到达光敏元件，转变成为电信号而输出（如图3.1所示）。被吸收的光的量的多少要决定于被测物的被测参数，利用到达光敏元件的光通量可以来确定被测对象所吸收的量。a光源被测件接收件图3.1 透射式传感器反射式 光源发出一定的光通量到达被测对像后，由于物体性质或状态而损失了其中的一部分光通量，余下光通量部分反射到光敏元件上（如图3.2）a光源被测件接收件图3.2 反射式传感器遮光式遮光式传感器是是一种重要的传感器检测方式，它使用广泛，被人们所普遍接受。将光源发出的光线在通过测试件的时候，被减弱了一部分光，其中的减弱过程与传感器所设计的光通路有关。如图3.3传感器被测件光源光源 图3.3 遮光式光电传感器3.3色敏光电传感器色敏光电传感器其实是光电传感器的一种特殊类型的传感器。它本质上是两只结深不同的光电二极管的组合体，其内部结构和工作原理的等效电路如图3.4所示12电极1 电极2p+np3电极3sio2 如图3.4 色敏传感器色敏光电传感器是半导体光电传感器的一种。色敏光电器是一种根据物体的内光电效应，接收到太阳光后，由于阳光的照射，发射光电子，光电子的流动，形成电信号，以实现对光照的强度检测。它们检测的都是在一定波长范围内光的强度，或者说光子的数目，而半导体色敏传感器件则可用来直接测量从可见光到红外线波段内单色辐射的波长，这是近年来出现的一种新型光敏器件。下图表示了不同结深二极管的光谱响应曲线。其中的vd1是浅结二极管的响应曲线，其中的vd2是深结二极管的响应曲线。1.色敏光电传感器的基本特性色敏传感器件的光谱特性是表示他所能检测的波长范围，不同型号之间有差别。如下图是色敏传感器的光谱特性，其波长范围是400nm-1000nm。图3.5 色敏传感器的光谱特性2.短路电流比-波长特性短路电流比-波长特性是表征半导体色敏器件对波长的识别能力，是赖以确定被测波长的基本特性。图3.6 短路电流与波长比3.温度特性由于色敏传感器件测定的是两只光电二极管短路电流之比，而这两只光电二极管是做在同一块材料商的，具有相同的温度系数。这种内部补偿作用使色敏传感器件的短路电流比对温度不十分敏感，所以通常可以不予考虑。 光电传感器中的光源可以采用白炽灯，气体放电灯，激光器，发光二极管以及能发射可见光谱，紫外线光谱和红外线光谱的其他器件。 本章小结传感器是现代控制技术和检测技术不可缺少的一部分，是测量技术的首要环节，广泛应用于各个领域。合理的选择传感器是太阳膜透过率检测仪不可缺少的一部分。第四章 单片机基本介绍和选择自从1946年世界上第一台电子计算机诞生以来，在至今50多年间得到了快速发展和普及。如今已经应用到各个领域，影响着现代技术的发展与改革方向，本章着重讲解单片机的内部结构以及工作原理，以便可以合理的选用单片机。4.1单片机的概述单片机其实就是把一个计算机的系统集成到一个电子芯片上，在一个芯片集成了计算机的绝大部分功能，这种微型计算机只用了一片集成电路，可以进行简单运算和控制。单片机其实是微型计算机的一个重要分支，特别应用于控制领域，所以它也称为微控制器。4.1.1 常用单片机的介绍单片机经历了几十年的发展，现在已经拥有了很多的品牌与型号，能够比较轻松的完成各种各样的程序控制以及测量等工作。现在单片机的种类繁多，而且还不停的推出新产品，现在简要的说明一下常见单片机的型号和性能。1.mcs-51是目前市场上最受欢迎的系列之一，它的家族有十几中不同的芯片，可以分为51和52两个系列。2.80c51系列的单片机也占有很大的市场份额，而且发展速度快，80c51系列单片机，使用一款经典的单片机。3.89系列的单片机，虽然现在价格较高，但是他的功能最为全面，还有很大的发展空间。4.1.2 单片机的特点和应用（一）单片机和普通微机相比，具有以下特点体积小；2.可靠性高；3.功能强；4.使用方便；性能价格比高；5.容易产品化。（二）单片机应用1.自动控制；2.智能仪器仪表；3.数据采集系统；4.外部设备控制器；5.家用电器4.2单片机的基本结构和工作原理单片机内部包括了计算机的基本功能部件，典型的单片机内部结构（如图4.1）。（一） 中央处理器（cpu）cup是单片机的核心部件，它是运算器、控制器和终端部件等组成，数据处理和系统的操作控制都是cpu完成的，cpu是单片机的主要指标之一。（二） 存储器单片机的程序存储器和数据存储器多数是分开的，这是因为单片机面向控制领域。根据内部程序存储器的不同，又可以分为rom型单片机，eprom型单片机，无rom型单片机。（三） i/o接口和特殊功能部件单片机通常有数量不等的并行接口，可以用来外部接入，内部输出。特殊功能部件包括：a/d和d/a转换器，dma通道，高速输入输出通道等部件。系统时钟rom定时器/计数器串行i/o并行i/oramcpu外部定时元件图4.1 单片机的内部结构原理图4.3 mcs-51单片机的内部结构与时序内部结构：ram数据存储器总线扩展控制器rom程序存储器定时/计数器可编程i/o端口可编程串行口cpu处理器时钟电路图4.2 mcs-51系列单片机的内部结构时序：时序就是指单片机的cpu在执行程序指令的时候，在时间上的先后顺序。4.4 mcs-51的基本组成1. 中央处理器（cpu）中央处理器（cpu）是单片机的核心，它包含了运算器和控制器两大部分。运算器是计算机的运算部件，用于实现算术运算和逻辑运算是计算机的算术逻辑运算单元，计算机的数据运算和处理都在这里进行。控制器是计算机的智慧控制部件，使计算机各部分能够自动统一协调的运行，完成工作。2. 内部数据存储器（内部ram）ram是单片机内部的主要存储结构，单片机的内部存储程序与数据程序就是存储在单片机里面，是单片机的重要存储器。3. 内部程序存储器（内部rom）rom内部程序存储器具有断电记忆功能，主要存放单片机用户平时不用进行改变的程序，包括原始的表格，原始程序，原始的数据，简称为rom。4. 定时器/计数器定时器和计数器，主要用来实现定时和计数功能，并且可以通过计算的结果数据对单片机和计算机进行控制。5. 并行i/o端口8051共有8 个i/o端口p0 p1p2 p3以实现数据的并行输出，输入。6. 串行i/o端口mcs-51的数据接口是一个串行数据接口，可以作为数据通信收发器来使用，也可以当做同步移位器来使用，该口得数据功能强大，比一般的单片机要功能强大的多。7. 中断控制系统mcs-51单片机的中断控制系统，能够完成各种程序的驱动，实现各种功能，其中有外中断源两个，定时器和计数器中断源2个，串行中断也有一个。8.时钟电路mcs-51内部有时钟，但晶振和微调电容需要外接。系统允许的最高频率为12mhz。4.5 mcs-51的工作方式mcs-51这一系列单片机的工作方式全面，使用操作方便，有：eprom编程方式，复位方式，掉电和低功耗方式，程序执行方式，单步执行方式，校验与加密方式等。1.复位方式复位就是将单片机的工作归于初始位置，在初始条件下工作，单片机和cpu就会归于初始状态，执行初始操作化，是单片机工作的重要方式。2. 单步工作方式所谓单步执行就是由外来脉冲控制程序的执行，使之达到来一个脉冲就执行一行指令的目的。而外来脉冲是通过按键产生的，因此实际上单片机执行是按一次键执行一条指令。单步执行是借助单片机的外部中断功能来实现的。4.6 8051单片机的介绍8051 是mcs-51系列的一个型号单片机，功能强大，性能稳定。是木青市场上比较受欢迎的一款单片机。（如图4.3 8051引脚排列图）图4.3 8051单片机的管脚引脚介绍：（1）主电源拥有（2根）引脚。vcc电源输入，接低压+5v的直流电源；gnd接地线。（2）外接晶振引脚（2根） xtal1，片内震荡电路的输入端；xtal2，片内震荡电路的输出端。（3）4根控制引线，/vpp ，psen，ale/prog该型号单片机，功能强大，使用方便，可以完成led显示器的驱动，因此太阳膜检测仪我们选择8051。 (4) i/o端口 p0（32-39管脚，可以当做指令代码使用；p1（1-8管脚）作低八位地址使用；p2口是21到28 管脚，可以当做高八位地址使用；p3是10到17管脚，也是双向的并行i/o端口，主要是外部中断请求，数据接收发送等功能。本章总结单片机是实现显示器和传感器之间信号连接的关键设备，是太阳膜检测仪的关键部件，选择好传感器直接关系到仪器的性能参数。mcs-51些列的单片机价格便宜，性能稳定，功耗低，体积小，软件资源丰富，使用非常方便，因此本款太阳膜透光率检测仪采用mcs-51系列的单片机。第五章 基于led显示器的设计与选择显示设备是将电信号转换为视觉信号的一种装置，显示设备的种类繁多，价格不一，能实现的功能也不大一样。本章将简要介绍显示器的分类，显示器的电源以及led显示器的工作原理及接口信息。5.1显示设备的分类按照显示器的显示原理不同可以将显示设备分为：crt显示器，led显示器，lcd显示器，pdp显示器等。1.crt显示器 它是采用显像管内部电子枪发射电子，聚焦变为细小的电子流，电子束轰击荧光粉，实现显示器的显像功能。这种显示器已经基本上被淘汰。2.lcd显示器（liquid crystal display，lcd）是一种非发光性质的显示器件，是通过环境光的反射或对外加光源加以控制的方式来显示图像的。lcd显示器图像清晰，使用性能好，以为人们所接受。3.led显示器 又称为led显示屏（led panel），led显示器，是采用led半导体发光的原理，将发光二极管进行组合、排列，通过译码器将电信号转换为文字信号、图像信号、动画、录像信号、以及图形等各种信号，显示出来的一种显示屏幕，功耗低，是目前比较广泛的一种显示设备。5.2 led显示器及其工作原理led显示器是一种典型的数码管显示器，它主要通过单片机译码器将电信号转换为可视的光信号，最终实现电信号的显示。5.2.1 led显示器的概述led显示器又称led数码管显示器，led技术的不断进步，结构简单，功耗低，体积小，能够很好的显示数字，完成测试要求。5.2.2显示原理led的数字显示采用七段led数码管显示，led的主要部分为发光二极管，可以通过单片机进行连接，以显示电信号的变化。七段数码管实际共8段，a、b、c、d、e、f、g共七段用来显示十进制或者十六进制数字和字符，另外一段可显示小数点。每个发光二极管代表一段数字，通过发光二极管的不同发光组合。根据发光二极管的的不同波段的发光的组合，可以显示出各种不同的数字符号和信息。led数码管可以分为共阳极和共阴极两种结构，两种结构不同，显示方式不同，但是都可以准确的显示数字。led数码管（如图5.1） 共阳极段码表（图5.2） 共阴极段码表（5.3）图5.1 led数码管 图5.2 共阳极段码表5.2.3 led显示器接口led显示器可通过8255a连接到系统总线，完成接收来自cpu的7段代码，一般led某段发光时通过的电流在1020ma之间，在采用共阴极结构时，阴极接地，阳极接驱动电路。驱动电路可以由三极管构成，也可以由小规模集成电路构成。（1）译码方法要想将一位十六进制数在led上显示，就需要将其转换为led段码，这就要译码。译码方法：分为硬件译码和软件译码。（2）led显示器接口动态显示和静态显示是led显示器的两种接口。静态显示：是指当前显示器显示某个字符时，发光二极管恒定的导通或者截止，直到送入新的显示码为止。此种显示方式每一位都需要一个8位触发器来驱动，图54为静态驱动电路。静态显示方式使用方便，编程也比动态显示简单方便，但是静态显示的一大弊端就是i/o端口的使用效率低，不使用于多段的显示情况，因此使用有一定的限制。动态显示：动态显示并不像静态显示那样，它是轮流点亮各位显示器，因此它适合应用于多位数字的显示，把各个显示位的段选线进行并联，可以实现多位的led的多位并连显示。led数码管动态显示如图5.6（1） 当dig1显示为低电平，而dig2、dig3显示为高电平时，这时只有晶体管t1导通，而t2、t3截止，数码段a、b、c、d、e、f、g为低电平时，数码管只有各位显示，而十位和百位则不显示。（2） 当dig2显示为低电平，dig1、dig3如果为高电平时，只有晶体管t2导通，数码管为低电平时，数码管显示十位，百位和各位不显示。（3） 当dig3显示低电平，dig1、dig3显示高电平，此时晶体管t3导通，数码管为低电平时，数码管的百位显示，其他数位不显示。 图5.6 led静态驱动图5.7 动态扫描的时序图5.3 led显示器的直流电源led七段数码管显示器其实为led数码管构成，工作电源为低压直流电源，因此选择合适的直流电源就非常重要。led数码显示器选用12v的直流稳压电源，安全可靠，使用方便。本章小结显示设备是太阳膜检测仪的重要组成部分，显示器的好坏，合适与否直接关系到检测结果的质量，显示器的寿命影响到仪器的使用寿命.本章对现在电子显示器做了简单了了解，和各自特性的比较,led数码管显示器的结构简单，价格低廉，环保低耗，是一种不可替代的电子器件。因此本测试仪选择使用led七段数码管，电源选择220v/12v交直流电源。第六章 锂电池6.1概述锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：li+mno2=limno2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流最早出现的锂电池使用以下反应：li+mno=limno，该反应为氧化还原反应，放电。 正极上发生的反应为 licoo=充电=li-xcoo+xli+xe(电子) 负极上发生的反应为 6c+xli+xe=lixc6 电池总反应：licoo+6c=li1-xcoo+lixc66.2锂电池的选择锂离子电池是现代新电池的一种典型代表，它容量大，体积小，充放电完全，合理选择锂离子电池对于一起的使用性能有着很大的帮助。图 6.1 外挂式高容量锂离子电池便携式高容量锂离子电池的相关参数如表6.2便携式高容量锂离子电池电压12v注意事项电流5000ma1. 首次充电务必将电池完全放完，充电12小时以上2. 请务必配用专门的充电器规格100mm * 70mm *25mm保护电压12.9v限制电压12.6v重量300g本章小结电池一直是表征电子器件使用寿命的一大重要参数，便携式太阳膜透光率检测仪的电源也是如此，选择好电池对于该产品的质量，使用寿命意义重大。锂离子电池相比传统的电池，使用寿命更长，本产品选择便携式大容量锂离子电池，更加方便，使用时间更长，充放电更方便。第七章 总结经过了对太阳膜检测仪的基本部件的了解，掌握了太阳膜的基本机构以及测试的原理，本章将对太阳膜检测仪的基本电路和外壳进行整体的设计，完成对太阳膜检测仪的研制。7.1太阳膜透光率检测仪的工作流程图7.1.1工作原理图太阳膜光源光电传感器mcs51 单片机红外线透光率紫外线透光率可见光阻碍率12v/5v直流电源12v锂电池显示器电源系统 图7.1 太阳膜透光率测试仪7.1.2工作原理1.太阳膜测试仪通电后，光源接收电流，开始发射模拟太阳光，此时我们将太阳膜测试槽内部放入任何物质，光电传感器在接到太阳光线后，光电传感器分别对光线中的红外线，紫外线，可见光进行接收，通过mcs-51单片机进行分析，此时单片机进行自我校验，并形成记忆。2将太阳膜测试槽内放入一片太阳膜，.检测仪接通电源后，光源发射出太阳光线，光线透过太阳膜，照射在光电传感器的光感应器件上，将光信号转变为电信号，并且输入cms-51单片机，将电信号与单片机内设定的标准值进行比较，得出太阳膜的透光率，通过单片机显示到led数码显示器上，分别检测出紫外线、红外线的透过率，可见光的阻碍率，透光率和阻碍率越低越好。7.2 太阳膜检测仪的电路检测电路的基本构成：交直流转换电源、5000ma里离子充电电池、太阳光源、光电传感器、a/d转换模块、51单片机、译码电路、led显示电路。7. 3 便携式太阳膜测试仪的主要参数1.太阳光源电源：220v/12v、5v交直流电源2.光源发射光线：紫外线（200nm380nm） 红外线（380nm760nm） 可见光（760nm2500nm）3.测试槽的尺寸： 长10mm 宽23mm 深76mm4.外挂式锂电池容量：5000mah5.外壳设计材料：精致铝合金外壳，耐磨，防腐。6.高亮度led数码管，节能，使用寿命更长。图7.4 太阳膜检测仪样品7.4便携式太阳膜检测仪的特征及注意事项使用交流电源220v或者锂离子电池12v直流电，不能随意改用其他型号电压；开机后进行自动校准，达到100%的透光率，以保证测试准确度；将太阳膜放入测试槽当中，要尽量贴近测试槽的左边，靠近光源；仪器不使用时要关闭电源，以节能，提高锂电池的寿命；开机自校验时测试槽内一定不能有其他任何物质，自校验时间为30s。该太阳膜不仅仅用于太阳膜的检测，还可以用来检测厚度小于10mm的玻璃等透