簡易照度計設計1實驗任務1.1實驗目的 1， 了解光敏二極管的基本特性。 2， 設計和制作簡易照度計。1.2 實驗要求1， 根據參考電路，分析照度計的基本工作原理。2， 測量光敏二極管的基本資料。 3， 根據光敏二極管的基本特性,設計和制作1000LUX的簡易照度計。1.3 實驗所需器材電阻，電位器，運算放大器，正負12V電源， 負9V電源，51單片機，數碼管，高壓汞燈，連接線 照度計設計模板（電路板），光敏二極管（日光型，響應波長在5000埃到6000埃），萬用表。1.4 設計內容1， 根據電路圖制作照度計實驗模板。2， 調節照度計旋鈕使光敏二極管處的照度為100LUX，并保持該照度不變，然后將光敏二極管接入IC1的輸入端，并將K置于1的位置使 光敏二極管處于0偏壓的狀態，測量該照度下光敏二極管的光電流。 3， 測量不同照度下（200,300，400,500,600 700,800LUX）光敏二極管的光電流，并做出照度電流曲線。 4， 將K置于2,3的位置給光敏二極管的正極加上一個負偏壓并測量出該電壓的大小，重復2,3步的內容，做出照度計電流曲線，并比較。 5， 根據不同照度計下的輸出電壓設計制作簡易照度計。 2設計原理2.1 基本理論硅光電池是一種能將光能直接轉換成電能的半導體器件，它實質上是一個大面積的半導體PN結，其工作原理是光生伏特效應。當光照射在硅光電池的PN結區時，會在半導體中激發出光生電子-空穴對。PN結兩邊的光生電子-空穴對在內電場作用下，多數載流子的不能穿越阻擋層，而少數載流子卻能穿越阻擋層，結果，P區的光生電子進入N區，N區的光生空穴進入P區，使每個區中的光生電子-空穴對分割開來。光生電子在N區的集結使N區帶負電，光生電子在P區的集結使P區帶正電。P區和N區之間產生光生電動勢。當硅光電池接入負載后，光電流從P區經負載流至NE，負載中就會有功率輸出。 利用AT89C51芯片實現控制電路，用ADC0809模數轉換器實現模擬信號和數字信號的轉換。當光電池接入負載，將輸出的信號通過三極管放大，通過模數轉換器ADC0809轉換為數字信號，通過單片機控制電路將信號輸入LCD顯示屏，在顯示屏上顯示當前的照度值。2.2 系統框圖 系統框圖如下：光電轉換前置放大A/D模數轉換圖1 照度計設計系統框圖LCD顯示單片機控制電路2.3 程序設計流程圖開始 程序流程圖如下：初始化信號輸入A/D轉換LCD顯示圖2 程序設計流程圖3實現方案3.1 硬件電路圖 圖3 照度計硬件原理圖3.2原理圖說明3.2.1光電前置放大電路 利用三級管的的放大作用，將帶負載的光電池電路輸出的電流放大，為了保證信號有更好的線性關系，所以將三極管接成電流轉換為電壓的形式。經過測量，電壓放大的范圍大概為0.2V到2.3V。3.2.2 AD轉換電路 采用ADC0809模數轉換芯片和AT89C51單片機，將光電池接收的光信號轉換后放大的電壓模擬信號轉換為數字信號，然后通過單片機的控制電路將數字信號送到LCD顯示屏。3.2.3顯示電路 此處顯示電路采用了1602A液晶顯示模塊。 當光直射光電池時，放大的電壓信號通過三極管的發射極送入AD轉換器的IN0端口。因為AD的ADD A、ADD B、ADD C都接地，所以ADC0809就采集IN0端口的信號。模擬信號經過轉換后向OUT-1OUT8傳送數字信號。數字信號經過總線傳送到AT89C51的P1口，并讀入累加器A，經過AT89C51計算后通過P0端口輸出，然后控制LCD顯示屏的輸出。3.3硬件程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcden=P21;sbit lcdrs=P20;sbit lcdrw=P22;sbit adwr=P37;/sbit adcs=P30; /oe =gndsbit eoc=P23;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); /初始化函數void delay(uint a); /延時函數void write_com(uchar com); /寫指令函數void write_data(uchar date); /寫數據函數 void display(uint d); /顯示函數void main() void init(); /初始化 EA=1; /開總中斷 ET0=1; /開定時器中斷 TR0=1; /啟動定時器 lcden=0;/*對1602液晶的模式進行設置*/ write_com(0x38); /設置16*2顯示，5*7點陣，8位數據接口write_com(0x0c); /設置開顯示，不顯示光標write_com(0x06); /寫一個字符后地址指針加一 write_com(0x01); /顯示清零，數據指針清零 while(1) /*開始不斷掃描P1引腳是否有信號，并且對信號進行計算和顯示*/if(P1!=0)delay(10);if(P1!=0)/防止誤判adwr=0;delay(5);adwr=1;delay(5);adwr=0;while(oec);for(a=10;a0;a-)temp=illusion*4;temp=1000;display(temp);/顯示照度;/*初始化程序*/void init(void)TMOD=0x01; /定時器0工作于計數方式1 TH0=(65536-5000)/256; TL0=(65536-5000)%256; /定時時間為50msnum=0;/adcs=0;/sign=0;/temp=0;write_com(0x80);/*延時函數每次延時50ms*/void delay(uint a)uint b,c;for(b=a;b0;b-)for(c=110;c0;c-);/*定時器中斷函數*/void to_time() interrupt 1TH0=(65536-5000)/256; /中斷函數里重新賦初值 TL0=(65536-5000)%256;num+;if(num=20) /每20*50ms計算一次，并且將速度顯示num=0; /標志位illusion=P1;/*寫指令函數*/void write_com(uchar com)lcdrs=0; /lcdrw=0;P0=com;/delay(5);lcden=1;delay(20);lcden=0;/*寫數據函數*/void write_data(uchar date)lcdrs=1; /delay(5); /lcdrw=0;P0=date;/delay(5);lcden=1;delay(20);lcden=0;/*顯示函數*/void display(uint illusion)qian=illusion/1000;bai=illusion%1000/100;shi=illusion%100/10;ge=illusion%10; /速度范圍為0至9999. for(num1=0;num120;num1+) /顯示前面一段字符write_data(tablenum1);delay(20); write_com(0x80+0x41); /顯示光照強度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;num12;num1+)write_data(table1num1);delay(20);write_com(0x80); 4調試過程及結論4.1調試過程圖4 電壓為零時的仿真圖從圖中可看出，輸入電壓最小為零時，顯示屏顯示的照度值就為0lx。圖5 電壓最大時仿真圖 從上圖中可看出，輸入電壓最大時，顯示屏顯示的照度值為255lx。 在焊電路板的過程中，開始時用兩個控制端控制LCD顯示屏，發現效果不太好，后來改為三個端口控制。在調試過程中，接上電源，發現顯示的亂碼而且顯示很不穩定，檢查電路后發現是電路中某些接觸點接觸不良。將這些接觸點重新焊了一遍，顯示屏終于顯示了照度值，但數值很不穩定，從十幾勒克斯到兩百多勒克斯無規律跳變，可能是AD輸出出錯，檢查電路，確實的AD的OUT端與89C51的P1端口接反了，因此出現微弱信號變化就使數值改變很大。改正此處電路后，終于顯示了正常值4.2 光照度與電流曲線 照度(LUX)200300400500600700800電流(A)2.142.492.893.083.253.303.454.3結論 在Proteus軟件