数字式光照强度检测仪的设计实现.ppt

数字式光照强度检测仪的 设计实现 指导老师:高敬鹏 实验要求 n设计一个基于单片机的数字式光照强 度检测仪，用单片机控制数模转换芯 片测量光照强度，并用数码管显示接 收光强结果，同时通过多个光敏电阻 已判断光照射方向。 1. 光敏电阻的工作原理及结构 当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加 光敏电阻的结构 1.玻璃 2.光电导层 3.电极 4.绝缘衬底 5.金属壳 6.黑色绝缘玻璃 7.引线 光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响， 因此要将光电导体严密封装在带有玻璃的壳体中。 半导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层。 光敏电阻的电极一般采用梳状，提高了光敏电阻的灵敏度。 灵敏度高，光谱特性好，光谱响应从紫外区一直到红外区。 而且体积小、重量轻、性能稳定 梳状电极 （1）暗电阻和暗电流 光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间 测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流， 称为暗电流。 （2）亮电阻 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的 亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 （3）光电流 亮电流与暗电流之差，称为光电流。 2 光敏电阻的主要参数 （1）伏安特性 （2）光照特性 （3）光谱特性 （4）响应时间和频率特性 （5）温度特性 3光敏电阻的基本特性 （1）伏安特性 在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系 在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的， 耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。 （2）光照特性 n光敏电阻的光电流与光强之间的关系 由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件， 一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。 （4）响应时间和频率特性 n光电导的弛豫现象：光电流的变化对于 光的变化，在时间上有一个滞后。 n通常用响应时间t表示。 光敏电阻图示 光敏电阻演示 当光敏 电阻受到光 照时，光生 电子空穴 对增加，阻 值减小，电 流增大。 暗电流（越小越好） 光照强度的测定 n照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是 照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平 方米的流明（Lm）数，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/平方米上式中，Lm是光通量的单位 ，其定义是纯铂在熔化温度（约1770）时，其 1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所 辐射的光量。 n1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度,夏日阳光 下为100，000LUX；阴天室外为10000LUX；室 内日光灯为100LUX；距60W台灯60CM桌面为 300LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为 0.1LUX。 AD模数转换模块 n 所谓A/D 转换器就是模拟/数字转 换器（Analog to Digital Converter 简 称ADC）是将输入的模拟信号转换成 为数字信号。 A/D电路的设计 ADC0804 数据线 读写控制 片选 时钟输入 中断申请 模拟输入 参考电压 (二) 典型ADC芯片 ADC0804 1、引脚图 信号： u（1） DB7DB0：数 据线，三态，输出，可 直接接总线。 u（2）启动： WRCS 启动ADC，同时清状态 INTR. u（3）状态：INTR 转 换结束输出低电平。 u（4）读数据：RD CS 打开三态门读取数 据，同时清状态。 2、片内时钟电路 3、接口时序及接口信号 任务及要求： n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。 n1、实现单片机最小系统设计。 n2、焊接调试光敏电阻网络。 n3、焊接调试AD电路，标定光照强度基本单位 n4、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，并用数码管显示。（晚间 实验室日光灯为400LUX ） n5、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。 实验电路 n单片机最小系统 n通信模块(用于下载s