簡(jiǎn)易照度計(jì)的設(shè)計(jì)

1、本本科科畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文）( 2015 屆屆 )題 目： 簡(jiǎn)易照度計(jì)的設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電工本一 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 副教授 完成日期： 2015 年 4 月 20 日 本科畢業(yè)論文I摘摘 要要在科技技術(shù)極速發(fā)展的現(xiàn)在，自然界所存在的一些物理特性，我們總能找到測(cè)量他們的方法，如溫度、濕度、力度、速度或者聲音甚至是光亮度，曾經(jīng)的我們只能用手、耳朵、鼻子或者是眼睛這些器官去感受，去觀察，去研究他們的規(guī)律以及生活中的功能，但這些方法總是籠統(tǒng)的，而現(xiàn)在，通過(guò)對(duì)應(yīng)的傳感器，我們就能將這些物理特性具體化，數(shù)據(jù)化，信息化，為我們的研究帶來(lái)科學(xué)化的指導(dǎo)。就

2、如照度計(jì)的誕生，就能把看得到卻摸不到的光數(shù)據(jù)化，讓我們不再是用某個(gè)形容詞去概括光的亮度，而是用數(shù)據(jù)更加形象化的體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用光敏電阻作為光傳感元件，依據(jù)光敏電阻特性：其阻值隨著光照強(qiáng)度的變化而變化（入射光強(qiáng)度增大，電阻減小；入射光強(qiáng)度減小，電阻增大） ，結(jié)合光敏電阻的光照特性，簡(jiǎn)易的完成對(duì)光的大小測(cè)量。本設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作簡(jiǎn)單，能夠簡(jiǎn)單的對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：傳感器；光敏電阻；光強(qiáng)度；本科畢業(yè)論文IIAbstractSpeed evelopment of technology in science now , some of the physical characte

3、ristics that exist in nature , we can always find their way to measure , such as temperature , humidity , intensity , speed or sound even brightness, once we can only hands , ears, nose or eyes, these organs to feel, to observe, to study law and their life functions , but these methods are always va

4、gue , And now , through the corresponding sensor , we will be able to these specific physical characteristics , data , information , guidance for us to bring scientific research . As the birth of illuminance meter , will be able to see but not touch -based optical data , so we are no longer an adjec

5、tive used to summarize the brightness of light , but with the data more figurative expression.The design uses a photosensitive resistance as the light sensor , based on a photosensitive resistance characteristics : its resistance with changes in light intensity changes ( incident light intensity inc

6、reases, the resistance decreases ; the incident light intensity decreases, the resistance increases ) , combined photoresistor illumination characteristics , light and easy to complete sizing . The design of the circuit structure is simple, low cost , simple operation, the light intensity can be eas

7、ily measured.Key words：corresponding sensor ；photoresistor；light intensity；本科畢業(yè)論文III目目 錄錄1 緒論.- 1 -1.1 前言.- 1 -1.2 照度計(jì)研究的意義及應(yīng)用.- 1 -1.3 任務(wù)目標(biāo).- 1 -1.4 設(shè)計(jì)的主要工作.- 2 -1.5 本文的主要內(nèi)容.- 2 -2 簡(jiǎn)易照度計(jì)的硬件設(shè)計(jì).- 3 -2.1 中央處理器 STC89C52.- 3 -2.2 光線(xiàn)采集模塊.- 4 -2.2.1 光敏電阻.- 4 -2.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0832 芯片.- 4 -2.3 顯示模塊.- 5 -3 簡(jiǎn)易

8、照度計(jì)的軟件設(shè)計(jì).- 6 -3.1 主程序的設(shè)計(jì).- 6 -3.2 子程序設(shè)計(jì).- 7 -3.2.1 ADC0832 芯片子程序.- 7 -3.2.2 數(shù)據(jù)顯示處理子程序.- 8 -4 硬件檢查、仿真調(diào)試、結(jié)果分析.- 9 -4.1 軟件調(diào)試.- 9 -4.2 硬件檢查.- 9 -4.3 結(jié)果分析.- 9 -4.3.1 “查表法”.- 9 -4.3.2 線(xiàn)性擬合法.- 10 -4.3.3 非線(xiàn)性分段擬合.- 10 -5 結(jié) 論.- 13 -致謝.- 14 -參考文獻(xiàn).- 15 -附錄原理圖.- 16 -附錄元件清單.- 17 -附錄 程序.- 18 -本科畢業(yè)論文- 1 -1 緒論緒論1.1

9、前言前言光存在于宇宙的各個(gè)角落，與人們的日常生活息息相關(guān)。從古至今，光就存在于那里，看得見(jiàn)，而卻摸不著，感覺(jué)得到，但卻觸摸不到。曾經(jīng)的我們只能用眼睛去看，感受這它亮暗的的變化，從暗淡到刺眼，我們只能用生活中的感覺(jué)來(lái)體會(huì)它的大小，直到現(xiàn)在我們對(duì)它才有了數(shù)據(jù)化的研究，這代表著我們現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，時(shí)代的進(jìn)步。1.2 照度計(jì)研究的意義及應(yīng)用照度計(jì)研究的意義及應(yīng)用古往今來(lái)，人們?nèi)粘龆鳎章涠?，光照無(wú)不時(shí)刻影響著人們的生活。充足的光照，可以為人們照亮周邊的實(shí)物，為人們指引正確的道路，避免著危險(xiǎn)的發(fā)生，為人們帶來(lái)足夠的視野，保護(hù)著人們遠(yuǎn)離危險(xiǎn)。而過(guò)暗的光照，則會(huì)引起人們眼睛的疲勞，導(dǎo)致事故的誕生，各

10、種危害的降臨。因此，在一個(gè)合適的光強(qiáng)度下工作或者學(xué)習(xí)，則成為了人們生活必不可少的要求。在人們的日常生活中，為了保護(hù)人們身體的健康，很多室內(nèi)的公共場(chǎng)所都有對(duì)亮度的要求，學(xué)校教室、醫(yī)院病房、工廠(chǎng)辦公室等等，國(guó)家制定著一系列對(duì)這些地方的光強(qiáng)度要求。室內(nèi)光強(qiáng)度指標(biāo)儼然已經(jīng)成為了建筑設(shè)計(jì)時(shí)必不可少的一項(xiàng)考慮因素。除了公共場(chǎng)所意外，光強(qiáng)度還能被用于攝影的需求，舞臺(tái)的布置，好的攝影藝術(shù)就是光與影的結(jié)合。既然光照的大小都有了規(guī)定，測(cè)量光照的工具如照度計(jì)也就成了不可缺少的一樣?xùn)|西。指標(biāo)伴隨著好壞，因此，對(duì)于照度計(jì)來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)技術(shù)不可能停滯不前，更準(zhǔn)確的讀數(shù)，更方便的操作必定成為它開(kāi)發(fā)研究的重點(diǎn)?？偠灾玫恼斩?/p>

11、計(jì)為我們帶來(lái)更精確的數(shù)據(jù)，也為人們生活提供更優(yōu)質(zhì)的保障，給人們的身體健康帶來(lái)更好的服務(wù)。因此，對(duì)于照度計(jì)的研究，有著極其重要的意義。1.3 任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)針對(duì)日常對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)光照度測(cè)量的要求，設(shè)計(jì)制作一個(gè)能夠測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)光照度的裝置。本系統(tǒng)主要是利用光敏電阻的光敏特性，通過(guò)模電轉(zhuǎn)換采集對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，結(jié)合單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理，最終在數(shù)碼管上顯示對(duì)應(yīng)光照強(qiáng)度的數(shù)值。本科畢業(yè)論文- 2 -1.4 設(shè)計(jì)的主要工作設(shè)計(jì)的主要工作本系統(tǒng)主要是通過(guò)單片機(jī)的控制光敏電阻讀取來(lái)達(dá)到測(cè)量光照強(qiáng)度的目的，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能做出以下設(shè)計(jì)：（1）了解光敏電阻對(duì)于光照的變化，并依此選擇可以利用的范圍,要求測(cè)量范圍是 10Lux100

12、0Lux。（2）根據(jù)所要求的測(cè)量范圍設(shè)計(jì)正確的顯示系統(tǒng)，達(dá)到顯示功能，要求三位半顯示，先是最大讀書(shū) 1999。（3）依據(jù)要求的采樣率，在設(shè)計(jì)的程序中加入刷新目的，達(dá)到時(shí)時(shí)檢測(cè)，要求取樣率為 2.0 次/秒。1.5 本文的主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容 本文對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行的介紹和總結(jié)，具體安排如下： 第 1 章 緒論，主要介紹本系統(tǒng)的背景，研究的意義以及主要工作內(nèi)容； 第 2 章 本設(shè)計(jì)的硬件部分，對(duì)此模塊進(jìn)行描述； 第 3 章 本設(shè)計(jì)的軟件部分，對(duì)軟件程序進(jìn)行闡述； 第 4 章 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試和硬件檢查，以及最終結(jié)果分析； 第 5 章 本次設(shè)計(jì)的總結(jié)，說(shuō)明自己的感想； 最后就是致謝以及參考文獻(xiàn)和

13、附錄本科畢業(yè)論文- 3 -2 簡(jiǎn)易照度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易照度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是依據(jù)光敏電阻的特性（入射光強(qiáng)，電阻?。蝗肷涔馊?，電阻大）采集它所在電路中電壓隨光線(xiàn)變化而產(chǎn)生的變化，通過(guò) ADC0832 采集所得到的電壓數(shù)值并將之傳送給單片機(jī) STC98C52,經(jīng)由單片機(jī) STC89C52 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且將處理后的數(shù)值顯示在四位數(shù)碼管上。此系統(tǒng)涉及的語(yǔ)言是 C 語(yǔ)言。本設(shè)計(jì)主要功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)幾個(gè)功能模塊構(gòu)成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制處理器STC89C52、信號(hào)采集模塊（包括光敏電阻以及 ADC0832） 、顯示模塊（四位數(shù)碼管） 、電源模塊。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框圖如 2-1 圖所示。單片機(jī)控制處理器光敏電阻AD

14、C0832四位數(shù)碼管顯示圖 2-1 簡(jiǎn)易照度計(jì)系統(tǒng)框圖2.1 中央處理器中央處理器 STC89C52一般單片機(jī)的最小系統(tǒng)就是由一個(gè)復(fù)位電路和外接一個(gè)時(shí)鐘電路構(gòu)成。STC89C52 的最小系統(tǒng)如下圖 2-2 所示。圖 2-2 STC89C52 最小系統(tǒng)本科畢業(yè)論文- 4 -2.2 光線(xiàn)采集模塊光線(xiàn)采集模塊本系統(tǒng)利用光敏電阻的特性對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行采集，再利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832 對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，可以將此模塊分為兩部分來(lái)闡述。2.2.1 光敏電阻光敏電阻光敏電阻作為光敏傳感器的一種，是可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件。光敏電阻的工作原理是內(nèi)光點(diǎn)效應(yīng)，它是利用光電效應(yīng)制作的一類(lèi)特殊電阻，它的

15、阻值會(huì)隨著光照強(qiáng)度的變化而變化：光照強(qiáng)度強(qiáng)，電阻變??；光照強(qiáng)度弱，電阻大。在沒(méi)有光照的情況下，光敏電阻的阻值很高，一般在 1M 以上；在有光照的情況下，當(dāng)光子的能量大于半導(dǎo)體材料的導(dǎo)通能量，則半導(dǎo)體材料中的電子吸收一個(gè)光子的能量變?yōu)閷?dǎo)體，光照強(qiáng)度越大，則進(jìn)入的光子數(shù)量越多，因此半導(dǎo)體材料中的電子變成可導(dǎo)體的數(shù)量越多，帶電能力越強(qiáng)，即光敏電阻的阻值越來(lái)越小。而光照消失后，因?yàn)楣庾蛹ぐl(fā)的空穴又會(huì)逐漸復(fù)合，光敏電阻也恢復(fù)不可導(dǎo)狀態(tài)，阻值急劇增大。光電特性就是在光敏電阻兩極電壓不變的情況下，測(cè)量光照強(qiáng)度與電阻及電流的關(guān)系。下面圖 2-3 就是光電特性曲線(xiàn)圖。圖 2-3 光電特性曲線(xiàn)圖光敏電阻在室溫和全

16、暗條件下測(cè)的的穩(wěn)定電阻值被稱(chēng)為暗電阻，此時(shí)的電流被稱(chēng)為暗電流。同樣光敏電阻在室溫和一定光照條件下測(cè)的的穩(wěn)定電阻值被稱(chēng)為亮電阻，此時(shí)的電流被稱(chēng)為亮電流。光敏電阻各型號(hào)間因?yàn)榘惦娮韬土岭娮璧牟煌?，其靈敏度也就各有差異，主要是，暗電阻越大，亮電阻越小，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。本次設(shè)計(jì)結(jié)合以上理論和實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況選擇 GL5516 型號(hào)光敏電阻作為光敏傳感器。2.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0832 芯片芯片 本設(shè)計(jì)利用光敏電阻特性使電路中分配在光敏電阻兩端的電壓隨著光照變化而變化，而后利用 ADC0832 的端口 CH0 采集這變化的電壓，通過(guò) ADC0832芯片本身的特點(diǎn)將變化的電壓轉(zhuǎn)

17、化為具體數(shù)值。 由于設(shè)計(jì)思路一開(kāi)始將光照的范圍設(shè)定在 0-255 之間，因此，選擇ADC0832 芯片剛好符合設(shè)計(jì)的要求。 ADC0832 芯片具有 8 位辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換，輸入輸出電平與TTL/CMOS 相兼容等特點(diǎn)。2.2.2.1 接口說(shuō)明 本設(shè)計(jì)中，只需要對(duì)光敏電阻電路中電阻一端的電壓進(jìn)行采集，因此，芯本科畢業(yè)論文- 5 -片 ADC0832 只需要 1 個(gè)通道用來(lái)采集信號(hào)，即 2 腳。芯片 ADC0832 的 1 腳、5 腳、6 腳、7 腳分別接著單片機(jī)的 P1.0、P3.3、P3.4、P3.2 端口。ADC0832 芯片接口圖如 2-4 所示。圖 2-4 ADC0832 芯

18、片接口圖2.2.2.2 電源引腳ADC0832 芯片的供電電壓是 05V 之間，芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32us。ADC0832 芯片未工作時(shí)，CS 口保持高電平，即 1 腳的電壓處于高電平，此時(shí)芯片功能禁用；ADC0832 芯片工作時(shí)，CS 口保持低電平，即 1 腳保持低電平，芯片此時(shí)工作。2.3 顯示模塊顯示模塊本系統(tǒng)的目的是對(duì)光線(xiàn)強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值測(cè)量，因此，在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集處理之后，顯示部分的好壞極為重要。一般來(lái)說(shuō)，顯示模塊可選擇的器件可為數(shù)碼管和液晶兩種，首先是七段數(shù)碼管，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，購(gòu)買(mǎi)簡(jiǎn)單，而且在過(guò)去學(xué)習(xí)過(guò)程中，接觸的最多；第二液晶顯示，功能多，顯示效果好，但相對(duì)價(jià)格較高，而且還未使用

19、過(guò)。綜上所述結(jié)合設(shè)計(jì)具體要求，選擇四位的數(shù)碼管較為方便快捷，價(jià)格也相對(duì)便宜，替換方便，作為設(shè)計(jì)一部分，也對(duì)它比較熟悉。選用 4 位 7 段數(shù)碼管作為顯示工具，P0 口作為段選，P3 口的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7 作為位選端口。其具體接線(xiàn)圖如圖 2-5 所示。圖位 2-5 四數(shù)碼管接圖線(xiàn)本科畢業(yè)論文- 6 -3 簡(jiǎn)易照度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易照度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)STC89C52RC 單片機(jī)是可以用匯編編程也可以是用 C 語(yǔ)言編程。匯編語(yǔ)言效率高，對(duì)硬件的可操控性強(qiáng)，體積小，但不易維護(hù)，可移植性差。而 C 語(yǔ)言效率較低，硬件可操控性差，目標(biāo)代碼體積大，但容易維護(hù)，可移植性強(qiáng)，并且可讀性高于匯編

20、，更容易理解。因此，本次設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程。3.1 主程序的設(shè)計(jì)主程序的設(shè)計(jì)主程序如下：main()uchar t;while(1)dat_g=get_0832_ch0(); /dat_g=218;/顯示for(t=0;tLSB） for(i=0;i8;i+) CLK=1; _nop_();_nop_(); CLK=0; _nop_();_nop_(); dat1=dat1MSB） for(i=0;i8;i+) dat2=dat2|(uchar)(DO)LSB 和 LSB-MSB 讀取的結(jié)果相同，返回讀取值，否則返本科畢業(yè)論文- 8 -回 0 return (dat1=dat2) ?

21、dat1:0;本程序是根據(jù) ADC0832 的工作原理編寫(xiě)的 C 語(yǔ)言程序，此程序的效果是：首先給予 CS 使能端低電平并一直保持到 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束；當(dāng) CS 處于低電平時(shí)，芯片的轉(zhuǎn)換工作正式開(kāi)始，此時(shí)處理器就會(huì)向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端的輸入通道功能選擇數(shù)據(jù)信號(hào)；第 1 個(gè)下降沿到來(lái)之前，就得將 DI 設(shè)置為高電平，即 DI=1；在第 2 個(gè)和第 3 個(gè)脈沖下降沿之前，則利用 DI=0/1，選擇通道 CH0 作為輸入端。然后，在第 3 個(gè)脈沖下降沿之后，DI 端輸入電壓不再起到輸入作用，而數(shù)據(jù)輸出 DO 端則還是根據(jù) DO/DI 端開(kāi)始數(shù)據(jù)的讀取

22、功能。從第 4 個(gè)脈沖下降開(kāi)始，數(shù)據(jù)輸出 DO 端就轉(zhuǎn)換輸出最高位DATA7,而后每一個(gè)脈沖下降數(shù)據(jù)輸出 DO 端就輸出下一位數(shù)據(jù)，直至第 11 個(gè)脈沖下降輸出最低位 DATA0，從第 4 個(gè)到第 11 個(gè)下降沿輸出就構(gòu)成了 dat1，即 1 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。同樣，從第 12 個(gè)下降沿開(kāi)始輸出反向字節(jié)，即從第 12 個(gè)下降沿輸出 DATD0,同正向直至第 19 個(gè)脈沖輸出 DATD7，構(gòu)成反向輸出 1 個(gè)字節(jié)，即 dat2。最終，通過(guò)比較 dat1 與 dat2 結(jié)果完成一個(gè)完整的 A/D轉(zhuǎn)換。3.2.2 數(shù)據(jù)顯示處理子程序數(shù)據(jù)顯示處理子程序顯示作為本次設(shè)計(jì)的最后一步，顯得格外的重要。本

23、次設(shè)計(jì)采用 4 位共陽(yáng)數(shù)碼管，通過(guò)控制單片機(jī)引腳來(lái)講結(jié)果數(shù)據(jù)顯示。其中，通過(guò)引腳 P2.7-P2.4 控制四位數(shù)碼管的位，通過(guò)引腳 P0.7-P0.0 控制數(shù)碼管具體的段。下面是對(duì)顯示數(shù)據(jù)具體處理的子程序：void disp_dat(uchar dat) uchar i,temp=0 x7f;l_dat0=0;l_dat1=dat/100;l_dat2=dat%100/10;l_dat3=dat%10;for(i=0;i1|0 x80;P0=0 xff;本科畢業(yè)論文- 9 -4 硬件檢查、仿真調(diào)試、結(jié)果硬件檢查、仿真調(diào)試、結(jié)果分析分析4.1 軟件調(diào)試軟件調(diào)試軟件調(diào)試部分主要就是在電路設(shè)計(jì)和程序

24、設(shè)計(jì)完成后，現(xiàn)在軟件上模擬運(yùn)行測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。經(jīng)過(guò)測(cè)試，通過(guò)調(diào)節(jié)軟件中燈光元件的亮度，在數(shù)碼管上會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)值 0-255 之間變化。按照設(shè)計(jì)的程序原理，這是符合程序所達(dá)到的功能。4.2 硬件檢查硬件檢查本次設(shè)計(jì)硬件部分較為簡(jiǎn)單，三大模塊相互之間的關(guān)系比較清楚，焊接時(shí)注意各個(gè)引腳對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，不要造成虛焊，而且此次連線(xiàn)多采用插針連線(xiàn)，只要在插線(xiàn)時(shí)注意引腳編號(hào)及對(duì)應(yīng)串口即可。當(dāng)然，有利也有弊，由于多數(shù)連線(xiàn)使用插針，插線(xiàn)兩端可能損壞后不易被發(fā)現(xiàn)。設(shè)計(jì)實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題：（1）在實(shí)物剛做出來(lái)，連接電源時(shí)，數(shù)碼管全暗，但電源顯示燈亮著，經(jīng)過(guò)一遍遍對(duì)硬件進(jìn)行檢查，在單片機(jī)最小系統(tǒng)中損

25、壞導(dǎo)致，替換一個(gè)晶振就解決問(wèn)題。（2）測(cè)量時(shí)，電源總是通過(guò)電腦得到，因此，局限了測(cè)量的范圍，達(dá)不到實(shí)用的效果。因此，在本系統(tǒng)中外加一個(gè)外接移動(dòng)電源。實(shí)物圖如圖 4-1 所示。圖 4-1 可移動(dòng)電源實(shí)物圖4.3 結(jié)果結(jié)果分析分析本次設(shè)計(jì)以光敏電阻為傳感器，通過(guò)采集電壓的方法，得到數(shù)據(jù)，因此顯示的數(shù)據(jù)屬于非線(xiàn)性的數(shù)據(jù)，所以，對(duì)于最終測(cè)量結(jié)果的分析，有以下幾種方法：4.3.1 “查表法查表法”本設(shè)計(jì)中，顯示的數(shù)值范圍是 0255，因此通過(guò)以一個(gè)顯示數(shù)值對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)度的形式，制訂了一張光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)數(shù)值表。如圖 4-2 所示。本科畢業(yè)論文- 10 -圖 4-2 測(cè)量數(shù)值比對(duì)表從圖中可看出，當(dāng)測(cè)量的數(shù)值

26、在 100 以下時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)光度計(jì)數(shù)值接近 0，在測(cè)量數(shù)值 100150 范圍內(nèi)，光照數(shù)值的精確度還在可控制范圍內(nèi)，誤差在3Lux，然而在測(cè)量數(shù)值 150 以上，光照強(qiáng)度的精確率就很低了， “1”個(gè)變化點(diǎn)的誤差就十分的嚴(yán)重，其誤差超過(guò)了 10Lux 甚至是 100Lux，因此通過(guò)“查表法”只能很粗略的判斷光照強(qiáng)度的范圍，這種處理數(shù)據(jù)的方式被放棄。4.3.2 線(xiàn)性擬合法線(xiàn)性擬合法本次設(shè)計(jì)可測(cè)量數(shù)值變化集中在 100255 之間，因此，對(duì)它們采用曲線(xiàn)擬合，首先，嘗試使用線(xiàn)性擬合。利用 excel 軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合曲線(xiàn)處理，得到如下圖 4-3 所示的擬合線(xiàn)性圖。圖 4-3 數(shù)據(jù)擬合線(xiàn)性圖 通過(guò)此線(xiàn)

27、性擬合方式得到的線(xiàn)性公式，很明顯無(wú)法體現(xiàn)整體數(shù)據(jù)趨勢(shì)，存在著很大的誤差值，也代表著這個(gè)變化不是線(xiàn)性變化，因此，這種擬合方式被放棄。4.3.3 非線(xiàn)性分段擬合非線(xiàn)性分段擬合通過(guò)以上兩種方法，可以發(fā)現(xiàn)，本次設(shè)計(jì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看作是多個(gè)變化本科畢業(yè)論文- 11 -的集合，是由多段變化組合而成，因此，就可以嘗試多段擬合處理數(shù)據(jù)。由圖 4-2 可知，在 100150 之間的變化屬于誤差較小的數(shù)值，而在整體的變化趨勢(shì)上，接近線(xiàn)性變化，因此，先將這一段用線(xiàn)性處理的方式分段。如圖4-4 分段處理（a）所示圖 4-4 分段處理（a）此時(shí)可以看出擬合的數(shù)值 R 與“1”接近，根據(jù) excel 擬合規(guī)則，當(dāng) R 越

28、接近 1 時(shí)，說(shuō)明擬合度越高，曲線(xiàn)的公式越接近真是數(shù)值，因此，這部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差較小，可保留使用公式。接下來(lái)要對(duì) 150200 這段數(shù)據(jù)進(jìn)行分段處理，先觀察圖可得到數(shù)據(jù)趨勢(shì)接近指數(shù)函數(shù)，因此采用指數(shù)函數(shù)擬合，如下圖 4-5 分段處理（b）所示。圖 4-5 分段處理（b）從圖中可以看出，所得到的公式擬合度較高，即 R 很接近“1” ，所以，在此段數(shù)據(jù)中，公式的可靠性較高，可以選擇使用此公式。下面還剩下一段數(shù)據(jù)未處理，同樣，對(duì)它進(jìn)行擬合處理。如圖 4-6 分段處理（c） 。本科畢業(yè)論文- 12 -圖 4-6 分段處理（c） 此段函數(shù)的擬合度也相對(duì)較高，但是，可以看出數(shù)值在 230 之后變化的曲線(xiàn)與擬合

29、的曲線(xiàn)存在著明顯的偏差，說(shuō)明在讀數(shù) 230 之后，公式的準(zhǔn)確性出現(xiàn)了嚴(yán)重的偏差，不再適用，但是在 201230 這一段，公式依舊可靠，準(zhǔn)確性較高。綜上所述，當(dāng)采用擬合曲線(xiàn)分段處理的形式下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了多段處理：當(dāng)數(shù)值處在 099 時(shí)，判定它為 0；當(dāng)數(shù)值處于 100150 時(shí)，選擇公式Y(jié)=1.2358X-123.43；當(dāng)數(shù)值處于 151200 時(shí)，選擇公式 Y=0.2923*e0.0365x；當(dāng)數(shù)值處于 201230 時(shí)，選擇公式 Y = 0.0005*e0.0676x。第三種方法對(duì)比之前兩種，計(jì)算產(chǎn)生的誤差較小，比較符合實(shí)際測(cè)量情況，因此，測(cè)量時(shí)選擇第三種方法作為數(shù)據(jù)處理方法。以上處理數(shù)據(jù)的

30、方法也適合直接在程序中使用，在編寫(xiě)程序時(shí)，可采用判斷方式，分別將公式代入其中，直接計(jì)算最終數(shù)值。本科畢業(yè)論文- 13 -5 結(jié)結(jié) 論論本次實(shí)驗(yàn)，作為大學(xué)最后一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，確實(shí)讓我對(duì)于電子這一門(mén)知識(shí)有了更深的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次試驗(yàn)，曾經(jīng)在課堂中學(xué)習(xí)過(guò)的單片機(jī)知識(shí)完整的應(yīng)用到了實(shí)際，通過(guò)實(shí)踐，更清晰的了解了曾經(jīng)學(xué)過(guò)的一些知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)然通過(guò)本次獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，我在單片機(jī)只是反面掌握的欠缺也完完整整的暴露了出來(lái)，對(duì)于電路的設(shè)計(jì)以及程序編寫(xiě)的經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)于后續(xù)問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)解決的不明智等等。實(shí)踐出真知，實(shí)踐也是檢驗(yàn)真理的最好辦法，通過(guò)親自動(dòng)手，完完整整投入一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，收獲的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是表面。照度計(jì)作為目前市場(chǎng)上的一款

31、測(cè)量光強(qiáng)度的產(chǎn)品，它的實(shí)際應(yīng)用非常的廣泛。這也證明了當(dāng)前社會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，帶來(lái)的科技產(chǎn)品的普及和應(yīng)用，也證明著現(xiàn)代文明日益發(fā)展的今天，人們對(duì)于生活健康的關(guān)注。良好的光線(xiàn)不僅僅帶來(lái)眼部的健康，也是能夠愉悅?cè)藗兊男那?。本次設(shè)計(jì)雖然硬件比較的簡(jiǎn)單，但是由于光敏電阻存在著它自己的光敏特性，我很難將其簡(jiǎn)單歸納為直線(xiàn)變化的存在，因此，我只能做到在某一階段時(shí)，測(cè)量數(shù)值與真是數(shù)值在幅度變化上相符合。再加上編程能力有限，最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只能簡(jiǎn)易的測(cè)量出光線(xiàn)強(qiáng)度變化的幅度。本科畢業(yè)論文- 14 -致謝致謝本次試驗(yàn)是在老師的指導(dǎo)建議下完成，十分的感謝。自從選了這個(gè)課題，我一直擔(dān)憂(yōu)的就是如何處理光敏電阻這種非線(xiàn)性元件

32、，幸好指導(dǎo)老師從一開(kāi)始就給了我如何處理的方法。還要感謝管理器件器材的老師不厭其煩的為我開(kāi)門(mén)，此次設(shè)計(jì)因?yàn)樵鍐翁峤惠^晚，很多元件都是從零散的從器材老師那領(lǐng)取來(lái)的。還要感謝幫我修改電路，幫我解決程序問(wèn)題的同學(xué)，單單靠我自己的知識(shí)，還沒(méi)有考慮到這么全面。從選擇了這個(gè)課題到成品的誕生歷經(jīng)三個(gè)月，電路圖的修修改改，硬件的焊接的失誤，軟件程序編寫(xiě)的煩惱，在這段時(shí)間里，大學(xué)所學(xué)得到了合理的應(yīng)用，也讓我對(duì)自己有了更多的了解。當(dāng)然，還有對(duì)身邊同學(xué)的更加熟悉，是他們幫助了我解決困擾我好幾天的問(wèn)題，是他們給了我很好的靈感和建議。最后，作為大學(xué)生涯最后一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)，由衷的感謝我們電子信息專(zhuān)業(yè)的老師們，感謝你們?yōu)槲?/p>

33、們提供了良好的教育和培養(yǎng)。本科畢業(yè)論文- 15 -附錄附錄 元件清單元件清單名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量電阻10K2電容10uF1晶振12MHZ1電阻1K5電阻2208電容30pF2顯示7seg-CA41A/D 轉(zhuǎn)換器ADC08321檢測(cè)燈Led1光敏電阻GL55161三極管S90124單片機(jī)STC89C521本科畢業(yè)論文- 16 -附附 程序程序主程序：#includestc12c5a60s2.h#includeadc0832.h# define uchar unsigned char# define uint unsigned intuchar l_dat4=0,0,0,0; /數(shù)碼管顯示的光敏 AD 值uchar code LED11=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 xbf/0,1,2,3,4,5,6,7,8