(完整word版)简易光照度计的设计(word文档良心出品).doc

简易照度计设计1实验任务1.1实验目的 1， 了解光敏二极管的基本特性 2， 设计和制作简易照度计1.2 实验要求1， 根据参考电路，分析照度计的基本工作原理2， 测量光敏二极管的基本资料 3， 根据光敏二极管的基本特性,设计和制作1000LUX的简易照度计1.3 实验所需器材电阻，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（200,300，400,500,600 700,800LUX）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：光电转换前置放大A/D模数转换图1 照度计设计系统框图LCD显示单片机控制电路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LCD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2.3V3.2.2 AD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LCD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ADD A、ADD B、ADD C都接地，所以ADC0809就采集IN0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AT89C51的P1口，并读入累加器A，经过AT89C51计算后通过P0端口输出，然后控制LCD显示屏的输出3.3硬件程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcden=P2^1;sbit lcdrs=P2^0;sbit lcdrw=P2^2;sbit adwr=P3^7;//sbit adcs=P3^0; //oe ==gndsbit eoc=P2^3;uchar code table[]="the illustion is";uchar code table1[]="lx";uint num,a,d,qian,bai,shi,ge,num1;uint illusion,temp;void init(void); //初始化函数void delay(uint a); //延时函数void write_com(uchar com); //写指令函数void write_data(uchar date); //写数据函数 void display(uint d); //显示函数void main(){ void init(); //初始化 EA=1; //开总中断 ET0=1; //开定时器中断 TR0=1; //启动定时器 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位数据接口 write_com(0x0c); //设置开显示，不显示光标 write_com(0x06); //写一个字符后地址指针加一 write_com(0x01); //显示清零，数据指针清零 while(1) {/*******开始不断扫描P1引脚是否有信号，并且对信号进行计算和显示********/ 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 } }; }; } }/**********************初始化程序************************/void init(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;// adcs=0;// sign=0;// temp=0;write_com(0x80);}/*************延时函数每次延时50ms********************/void delay(uint a){ uint b,c; for(b=a;b>0;b--) for(c=110;c>0;c--);}/************定时器中断函数*****************/void to_time() interrupt 1{ TH0=(65536-5000)/256; //中断函数里重新赋初值 TL0=(65536-5000)%256; num++; if(num==20) //每20*50ms计算一次，并且将速度显示 { num=0; //标志位 illusion=P1; }}/***********写指令函数************/void write_com(uchar com){ lcdrs=0; //lcdrw=0; P0=com; //delay(5); lcden=1; delay(20); lcden=0;}/*********写数据函数*************/void write_data(uchar date){ lcdrs=1; //delay(5); //lcdrw=0; P0=date;// delay(5); lcden=1; delay(20); lcden=0;}/*************显示函数********************/void display(uint illusion){ qian=illusion/1000; bai=illusion%1000/100; shi=illusion%100/10; ge=illusion%10; //速度范围为0至9999. for(num1=0;num1<20;num1++) //显示前面一段字符 { write_data(table[num1]); delay(20); }; write_com(0x80+0x41); //显示光照强度 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。