數(shù)字式光照強(qiáng)度檢測儀的設(shè)計實現(xiàn).ppt

實驗要求 設(shè)計一個基于單片機(jī)的數(shù)字式光照強(qiáng)度檢測儀 用單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片測量光照強(qiáng)度 并用數(shù)碼管顯示接收光強(qiáng)結(jié)果 同時通過多個光敏電阻已判斷光照射方向 1 光敏電阻的工作原理及結(jié)構(gòu) 當(dāng)無光照時 光敏電阻值 暗電阻 很大 電路中電流很小當(dāng)有光照時 光敏電阻值 亮電阻 急劇減少 電流迅速增加 光敏電阻的結(jié)構(gòu) 1 玻璃2 光電導(dǎo)層3 電極4 絕緣襯底5 金屬殼6 黑色絕緣玻璃7 引線 光敏電阻的靈敏度易受潮濕的影響 因此要將光電導(dǎo)體嚴(yán)密封裝在帶有玻璃的殼體中 半導(dǎo)體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應(yīng) 只限于光照的表面薄層 光敏電阻的電極一般采用梳狀 提高了光敏電阻的靈敏度 靈敏度高 光譜特性好 光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū) 而且體積小 重量輕 性能穩(wěn)定 梳狀電極 1 暗電阻和暗電流光敏電阻在室溫條件下 在全暗后經(jīng)過一定時間測量的電阻值 稱為暗電阻 此時流過的電流 稱為暗電流 2 亮電阻光敏電阻在某一光照下的阻值 稱為該光照下的亮電阻 此時流過的電流稱為亮電流 3 光電流亮電流與暗電流之差 稱為光電流 2 光敏電阻的主要參數(shù) 1 伏安特性 2 光照特性 3 光譜特性 4 響應(yīng)時間和頻率特性 5 溫度特性 3 光敏電阻的基本特性 1 伏安特性 在一定照度下 光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系 在給定的偏壓情況下 光照度越大 光電流也就越大 在一定光照度下 加的電壓越大 光電流越大 沒有飽和現(xiàn)象 光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的 耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有關(guān) 2 光照特性 光敏電阻的光電流與光強(qiáng)之間的關(guān)系 由于光敏電阻的光照特性呈非線性 因此不宜作為測量元件 一般在自動控制系統(tǒng)中常用作開關(guān)式光電信號傳感元件 4 響應(yīng)時間和頻率特性 光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象 光電流的變化對于光的變化 在時間上有一個滯后 通常用響應(yīng)時間t表示 光敏電阻圖示 光敏電阻演示 當(dāng)光敏電阻受到光照時 光生電子 空穴對增加 阻值減小 電流增大 暗電流 越小越好 光照強(qiáng)度的測定 照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位 其物理意義是照射到單位面積上的光通量 照度的單位是每平方米的流明 Lm 數(shù) 也叫做勒克斯 Lux 1Lux 1Lm 平方米上式中 Lm是光通量的單位 其定義是純鉑在熔化溫度 約1770 時 其1 60平方米的表面面積于1球面度的立體角內(nèi)所輻射的光量 1LUX大約等于1燭光在1米距離的照度 夏日陽光下為100 000LUX 陰天室外為10000LUX 室內(nèi)日光燈為100LUX 距60W臺燈60CM桌面為300LUX 黃昏室內(nèi)為10LUX 夜間路燈為0 1LUX AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 所謂A D轉(zhuǎn)換器就是模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換器 AnalogtoDigitalConverter簡稱ADC 是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號 A D電路的設(shè)計 ADC0804 二 典型ADC芯片ADC0804 1 引腳圖 信號 1 DB7 DB0 數(shù)據(jù)線 三態(tài) 輸出 可直接接總線 2 啟動 WR CS啟動ADC 同時清狀態(tài)INTR 3 狀態(tài) INTR轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出低電平 4 讀數(shù)據(jù) RD CS打開三態(tài)門讀取數(shù)據(jù) 同時清狀態(tài) 2 片內(nèi)時鐘電路 3 接口時序及接口信號 任務(wù)及要求 結(jié)合單片機(jī)最小電路和光敏電阻電路共同設(shè)計一個基于單片機(jī)的數(shù)字式光照強(qiáng)度檢測系統(tǒng) 用數(shù)碼管顯示光照強(qiáng)度 還可以設(shè)置多個不同方向的光敏電阻 通過計算它們的光照強(qiáng)度運(yùn)用比較器以確定當(dāng)前的光照方向 1 實現(xiàn)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計 2 焊接調(diào)試光敏電阻網(wǎng)絡(luò) 3 焊接調(diào)試AD電路 標(biāo)定光照強(qiáng)度基本單位4 編寫單片機(jī)程序 將獲得的電信號轉(zhuǎn)換成光照強(qiáng)度單位下的數(shù)值 并用數(shù)碼管顯示 晚間實驗室日光燈為400LUX 5 通過比較不同方向測得的光強(qiáng)數(shù)值判斷光照方向 在數(shù)碼管上顯示其方向 實驗電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)通信模塊 用于下載stc單片