数显式光照度测量仪设计.doc

数显式光照度测量仪设计 目录1实验任务及目的.2 1.1实验目的.2 1.2实验目的.22实验原理.2 2.1基本理论.2 2.2系统框图.3 2.3程序流程图.33实现方案.43.1硬件电路图.43.2原理图说明.53.2.1 AD转换器.53.2.2 显示电路.54调试过程及理论.8 4.1调试过程.9 4.2 结论.95心得体会.96参考文献.101、 实验任务及目的实验任务:1.1、实验任务:利用LDR为信号输入电路，以AT89C51单片机芯片设计控制电路，制作一个简易照度计，可以通过数码管显示照度值。2.2、实验目的:1 结合生产实习和其它实践性教学训练，综合运用已学的基础理论和专业知识，在课程设计中进一步得到提高和巩固；2进行工程设计能力的综合训练，掌握单片机、电子线路和仪器仪表设计的基本方法与设计步骤，训练使用资料、图表、手册、标准和规范等的能力，增强应用计算机辅助工程设计的能力，培养创新设计的意识；3通过设计过程的分析计算与结构或元器件的选用完成规定的设计任务。2设计原理:2.1、 基本理论:LDR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LDR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LDR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。 当光照度越大LDR中的电阻中的电阻越小，因此吧LDR当做一个可调电阻，利用可调电阻改变输入电压的思路来进行设计。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LDR接入负载，将输出的信号通过通过模数转换器ADC0809转换为数字信号，通过单片机控制电路将信号输入数码管上，在数码管上显示当前的照度值。2.2 、系统框图:系统框图如下：光敏元件LDRA/D模数转换数码管显示单片机控制电路图1 照度计设计系统框图2.3、 程序设计流程图:开始程序流程图如下：初始化信号输入A/D转换数码管显示图2 程序设计流程图3、实现方案：3.1、 硬件电路图：图3 照度计硬件原理图3.2、原理图说明:3.2.1 AD转换电路:采用ADC0809模数转换芯片和AT89C51单片机，将光电光信号转换成成电压模拟信号通过ADC0809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数码管上。3.2.2、 显示电路:此处显示电路采用了四位七段数码管。当光直射LDR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ADD A、ADD B、ADD C分别接入P1.4、P1.5、P1.6，所以ADC0809就采集IN3端口的信号。模拟信号经过转换后向OUT-1OUT8传送数字信号。数字信号经过总线传送到AT89C51的P0口，并读入累加器A，经过AT89C51计算后通过P2端口输出所需要的位数，然后控制数码管的输出。3.2.3、硬件程序: #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /各数字的数码管段码（共阴） uchar code DSY_CODE=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; sbit CLK=P10; /时钟信号sbit ST=P11 ;/启动信号sbit EOC=P12; /转换结束信号sbit OE=P17;/输出使能sbit k4=P23;sbit k3=P22;sbit k2=P21;uchar xs;/延时void DelayMS(uint ms) uint i,j;for (i=20;i0;i-) for (j=100;j90;j-) ; /显示转换结果void Display_Result(uchar d) k4=1; /第4个数码管显示个位数 P0=DSY_CODEd%10; DelayMS(31); k4=0;k3=1; /第3个数码管显示十位数 P0=DSY_CODEd%100/10; DelayMS(31); k3=0; /第2个数码管显示百位数 k2=1;P0=DSY_CODEd/100; DelayMS(31); k2=0; /主程序void main() TMOD=0x02; /T1工作模式2 TH0=0x14; TL0=0x00; IE=0x82; TR0=1; k4=0;k2=0;k3=0; P1=0x3f; /选择ADC0809的通道3（0111）（P1.4P1.6） while(1) ST=0;ST=1;ST=0; /启动A/D转换 while(EOC=0)/等待转换完成 Display_Result(xs); OE=1; /Display_Result(P3);xs=P3;OE=0; /T0定时器中断给ADC0808提供时钟信号void Timer0_INT() interrupt 1 CLK=CLK; 4、调试过程及结论:4.1 、调试过程:在仿真过程中为了方便控制放大电路，这里先采用滑动变阻器来代替LDR电路。具体的就是将滑动变阻器接电源和地，将滑动端接入AD转换器的IN3端口。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，数码管中显示0。随着输入电压的增大，数码管的显示值也不断的增大。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255。4.2、结论; 利用LDR代替滑动变阻器，通过改变光照度来改变LDR的电阻，从而代替了了滑动变阻器，同时取得了滑动变组器的效果，通过数码管显示的数字就能大概知道了关照度的值。5、心得体会：首先这次课程设计是对以前学过的相关知识的一次综合的运用，是把课本知识转化为生活实际的一次实践性的实验，很大程度上锻炼了我的思考问题解决问题的能力，实验的内容贴近生活实际,使我们可以用自己所学的知识解决实际问题。这次课程设计在很大程度上调动了我的积极性和对专业浓厚的兴趣。这次的课程设计是以小组的形式进行展开的，充分的调动了大家的积极性以及设计能力，我在小组中主要负责总体设计的规划以及思路的思考。为大家在设计提供一个设计想法以及在总体方向进行把握。同时吧大家所设计的进行总结，把握整体。我的设计任务过程也遇到了不少的困然。1、首先在硬件系统图上，硬件图AD0809的使用方式需要认真了解以及明白各个引脚的作用。2、就是数码管各个引脚的问题，这次使用的是多位数码管，之前学的主要是一位数码管，这就需要查阅资料，对于这个问题，我是先采用LED等代替各个引脚，看下那个引脚通路那些断路。3、就是程序的问题了，刚开始程序是正确的但是仿真没法实现，在查找硬件作用是一种比较痛苦的事情，需要进行逐项拆分，看下是哪个元件出了问题。再考虑到光敏传感器之前都没使用过，就采用滑动变阻器代替其功能，看下是否能够完成。4、小组分工的问题，由于之前有的同学要考研，就比较没时间，就需要进行有效明确地分工保证最后能完成任务。下面说一下自己的得与失。通过本次设计确实让自己学到了不少知识，首先是对这个实验的原理有了更深的了解。同时对电路设计产生了极大的兴趣。另外还发现自己的一些问题。首先，是对很多学过的知识还不够熟练不能用到实际问题中。其次，是自己还不够条理，思考问题不全面等。就本实验具体问题谈一下自己的看法。设计虽然比较成功，但是实验还有很多需要改进和扩展的地方，我们要求设计的是比较简单的电路，在实际生活中的设计与应用要远比这次的课程设计复杂，在以后的课程中还要继续学习其他知识，以解决真正的实际问题，真正达到学以致用。 这个课程设计让我明白了我们大学生在真正的动手