光敏傳感器及應(yīng)用本科畢業(yè)論文

1、本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)論文( (設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)) ) 題目： 光敏傳感器及應(yīng)用 學(xué)院： 班級(jí)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 王振義 職稱： 副教授 完成日期： 2015 年 5 月 15 日 光敏光敏傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用 摘摘 要要：在現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中,機(jī)器設(shè)備和產(chǎn)品需要完整的監(jiān)視和控制,因此 傳感器得到廣泛應(yīng)用。要使設(shè)備能夠正常工作并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,做出最好的產(chǎn)品。 傳感器的發(fā)展前途無(wú)限,任何工業(yè)變革,都改變不了傳感器在現(xiàn)代化工業(yè)中的不可替代 地位。傳感器的種類繁多,最常用的有光敏電阻,光敏電阻能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。 因此在實(shí)際生活中得到廣泛應(yīng)用,常用于照明自動(dòng)控制控制,光電信號(hào)傳送等領(lǐng)域。

2、本文主要介紹了對(duì)傳感器機(jī)理做一概述，對(duì)光敏傳感器的工作原理進(jìn)行了分析 和描繪，并光敏傳感器在實(shí)際中應(yīng)用做一介紹。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：傳感器；光敏傳感器；應(yīng)用； photosensitive sensor and application abstract: in the modern life and industrial production, machinery and equipment, and products need to complete the monitoring and control, so the sensor has been widely used. to make t

3、he equipment can work normally and can find problems in time, make the best products. sensor development prospect is infinite, any changes in the industry, change sensor in modern industry can not replace the position. photosensitive sensor as will convert the optical signal for the signal of a sens

4、or, in daily life become the most commonly used sensors. plays a very important role in automatic control, lighting circuit technology. are introduced in this paper analysis and understanding of the sensor is simple, the working principle of the photosensitive sensor are briefly, and a photosensitiv

5、e sensor in practical application are introduced. keywords: sensor； light sensor；application； 目目 錄錄 1 1 引言引言.（1 1） 2 2 傳感器的概述傳感器的概述.（1 1） 2.12.1 傳感器的定義傳感器的定義 .（1 1） 2.22.2 傳感器的組成傳感器的組成 .（2 2） 2.32.3 光敏傳感器光敏傳感器 .（2 2） 3 3 光敏傳感器的工作原理光敏傳感器的工作原理.（3 3） 3.13.1 光敏電阻光敏電阻 .（3 3） 3.23.2 光敏二極管光敏二極管 .（4 4） 3.33

6、.3 光敏三極管光敏三極管 .（5 5） 4 4 影響光敏傳感器的主要因素影響光敏傳感器的主要因素 .（6 6） 4.14.1 溫度對(duì)光敏電阻的影響溫度對(duì)光敏電阻的影響 .（6 6） 5 5 光敏傳感器的應(yīng)用光敏傳感器的應(yīng)用.（7 7） 5.15.1 光敏傳感器在智能手機(jī)上的應(yīng)用光敏傳感器在智能手機(jī)上的應(yīng)用 .（7 7） 5.1.15.1.1 自動(dòng)感光自動(dòng)感光.（7 7） 5.1.25.1.2 應(yīng)用電路應(yīng)用電路 .（7 7） 5.25.2 光敏傳感器在聲光控開(kāi)關(guān)電路中的應(yīng)用光敏傳感器在聲光控開(kāi)關(guān)電路中的應(yīng)用 .（8 8） 5.35.3 在汽車中的應(yīng)用在汽車中的應(yīng)用 .（9 9） 5.3.15.

7、3.1 測(cè)速測(cè)速.（9 9） 5.3.25.3.2 照明控制照明控制.（1111） 6 6 總結(jié)總結(jié).（1111） 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).（1313） 光敏光敏傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用 1 引言引言 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)技術(shù)不斷的革新，而人們對(duì)未知領(lǐng)域的探測(cè)的 不斷拓展。使的人們對(duì)信息的需求多樣化，推動(dòng)了電子信息的多樣化，對(duì)信息的的 獲得能力的要求更加嚴(yán)格。信息快速的獲取，輸出精確成為必要要求。對(duì)應(yīng)是的信 息獲取傳感技術(shù)，傳感器是傳感技術(shù)的必要設(shè)備，因此，傳感器在各種電路中 得到廣泛的應(yīng)用。傳感器是一種信號(hào)檢測(cè)裝置，能夠?qū)ο鄳?yīng)的各種檢測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)， 并將檢測(cè)到的信息按某種方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或

8、其他所需要形式的信號(hào)輸出，以滿足 信息便于傳遞和處理。 在傳感控制電路中，傳感器是首要用到的元件，其作用是探測(cè)信息。能夠把其 他信息轉(zhuǎn)化為人們想要的信息，也就是一個(gè)信息轉(zhuǎn)化的過(guò)程，所以快速，精確是是 獲取信息的必要前提，是機(jī)電自動(dòng)化的必要保證。系統(tǒng)的信息處理，電路的邏輯控 制和自動(dòng)檢測(cè)，都需要傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)備和工業(yè)生產(chǎn)中，許多設(shè) 備和產(chǎn)品都需要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)視，這就需要借助傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，傳感器顯得尤為重 要。所以可以說(shuō)，沒(méi)有傳感器，現(xiàn)帶工業(yè)就失去了意義。 光敏傳感器是把光信號(hào)裝換為電信號(hào)的傳感器，可以對(duì)不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行檢測(cè)。 正是基于它對(duì)光的特殊的敏感性，廣泛用于對(duì)光的檢測(cè)，有著

9、大量工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí) 例。如光控電路，自動(dòng)控制，信號(hào)傳送的領(lǐng)域。 本文對(duì)傳感器進(jìn)行了概述，對(duì)主要幾種光敏傳感器做了一一介紹，并對(duì)光敏電 阻在電路中應(yīng)用做了舉例。 2 傳感器的概述傳感器的概述 2.1 傳感器的定義傳感器的定義 首先是一種檢測(cè)裝置，能夠?qū)ν饨缧畔⑦M(jìn)行檢測(cè)。相當(dāng)于動(dòng)物的感覺(jué)器官，動(dòng) 物可以眼、耳、鼻、口、軀體來(lái)感覺(jué)外界的各種信息，隨著通過(guò)大腦做出應(yīng)激反應(yīng)， 然后做出一定的反應(yīng)。傳感器有著相同的原理，它能感測(cè)外界信息，并把所獲得信 息通過(guò)電路處理系統(tǒng)進(jìn)行處理判斷，并控制其它的設(shè)備做出反應(yīng)。 傳感器的測(cè)定量與被測(cè)定量有著確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系，相對(duì)量保持在一定的精確范 圍，測(cè)定量輸出一般是電量，

10、并且方便統(tǒng)計(jì)和利用。這種對(duì)應(yīng)具體關(guān)系主要包括以 下幾個(gè)方面： （1）傳感器基本任務(wù)是探測(cè)和檢測(cè)； （2）它的功能對(duì)應(yīng)一般是單一的，如光敏對(duì)應(yīng)光，熱敏對(duì)應(yīng)熱； （3）它的探測(cè)范圍具有多樣性，不同的傳感器對(duì)應(yīng)不同的探測(cè)量，傳感器的多 樣性決定了被測(cè)量的多樣性； （4）檢測(cè)量與信號(hào)的輸出有著確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 （5）傳感器的輸出量通常是電量，但也可以以光、熱、電磁波、磁場(chǎng)等多種方 式。 （6）檢測(cè)范圍有一定的區(qū)限，在某個(gè)范圍內(nèi)敏感，超出這個(gè)范圍就會(huì)容易出現(xiàn) 輸出信號(hào)變化緩慢的情況。 （7）信號(hào)的檢測(cè)具有不可逆轉(zhuǎn)性，檢測(cè)轉(zhuǎn)換是單向的。 2.2 傳感器的組成傳感器的組成 傳感器的待測(cè)量具有多樣性。不同的檢

11、測(cè)要求對(duì)應(yīng)不同傳感器。傳感器通常把 檢測(cè)結(jié)果以電量大小的方式表現(xiàn)出來(lái)，以電壓，電流，電阻，電容等形式存在。信 號(hào)轉(zhuǎn)換的形式是由傳感器本身決定，而不是由其他因素影響的電路。傳感器組成部 分會(huì)根據(jù)不同電路進(jìn)行制作，為了做到與電路相匹配的，一般需要輔助器件和轉(zhuǎn)換 器件。也有直接由感敏元件構(gòu)成的傳感器。感敏是檢測(cè)元件直接檢測(cè)部分，轉(zhuǎn)換器 件由傳感器檢測(cè)到的信息轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)碾娦盘?hào)。通常感敏輸出信號(hào)非常微弱， 因此需要放大和減少噪聲調(diào)制。保證輸出的正確性和完整性，隨著集成電路技術(shù)的 發(fā)展，傳感器信號(hào)調(diào)理電路和傳感器轉(zhuǎn)換電路可以在一起，達(dá)到了簡(jiǎn)單的目的，和 小型化的集成。 傳感器與信號(hào)的放大與調(diào)制電路

12、能夠正常工作，必須要介入電源才行。傳感器 系統(tǒng)具體含義有以下幾個(gè)方面: （1）敏感元件。它是傳感器的核心，能夠直接探測(cè)到受探測(cè)量。并將探測(cè)到的 非電量(熱、光、氣、音）轉(zhuǎn)換成一定的物理量，并有確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 （2）轉(zhuǎn)換器件。它是輔助部件，將敏感元件輸出的信號(hào)進(jìn)行物理轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成 電量。 （3）信號(hào)的降噪和放大。從轉(zhuǎn)換電路出來(lái)的信號(hào)比較微弱，在其他因素的影響 下，會(huì)出現(xiàn)噪聲，所以需要放大和降噪過(guò)程，形成容易識(shí)別的信號(hào)。 （4）輔助電源。它的作用是提供能源。大部分傳感器需要在有接入電源才能正 常工作，也有不需要外部供電，例如光伏器件。 2.3 光敏傳感器光敏傳感器 光敏傳感器是一種使用廣泛的傳感

13、器，大量用于電路控制中。它的探測(cè)范圍即 敏感波長(zhǎng)范圍比較寬廣，可見(jiàn)光，人眼看不見(jiàn)的紅外線和紫外線。根據(jù)探測(cè)范圍分 為紅外傳感器，可見(jiàn)光傳感器，紫外線傳感器。光敏傳感器種類頗多，生活常見(jiàn)的 光敏傳感器有：光敏電阻、光敏二極管、光敏三級(jí)管、光電管，還有用于照相機(jī)圖 像處理比較復(fù)雜的 ccd 和 coms 傳感器。 圖 1 光敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)圖 普通意義上光敏傳感器只是對(duì)光的檢測(cè)，但在工業(yè)應(yīng)用中它還可以與其他探測(cè) 元件組成新的傳感器，可以進(jìn)行其他非電量進(jìn)行檢測(cè)。猶如光電耦合器件，就是讓 發(fā)光器件和光敏器件一起，對(duì)傳導(dǎo)的光進(jìn)行放大處理，然后進(jìn)行傳導(dǎo)。 在光通訊，光電信息的的處理中，光敏傳感器成為重要的

14、組成部分，成為當(dāng)前 應(yīng)用最廣泛的傳感器。最簡(jiǎn)單的光敏傳感器就是光敏電阻。他的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1，當(dāng)光子照射在兩個(gè)電極蛇形結(jié)合處時(shí)會(huì)產(chǎn)生光生載流子，阻值隨光照變化。 3 光敏傳感器的工作原理光敏傳感器的工作原理 在眾多光敏傳感器中，要完成光和電轉(zhuǎn)換，必然有光電效應(yīng)的發(fā)生。光電效應(yīng) 有兩種：內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)。光敏傳感器采用后者。即在有光照的發(fā)生時(shí)， 光敏傳感器的導(dǎo)電性發(fā)生了變化。光敏三極管和二極管是基于半導(dǎo)體 pn 結(jié)的原則 進(jìn)行。光敏電阻基于半導(dǎo)體在光照時(shí)產(chǎn)生光生載流子的感光原理，隨著入射光強(qiáng)度 的變化，電阻阻值也發(fā)生變化，是一個(gè)光控變阻器 3.1 光敏電阻光敏電阻 原理：光敏電阻是利用內(nèi)

15、光電效應(yīng)開(kāi)發(fā)的一種光敏傳感器。一般采用增加受光 面積的方法來(lái)提高靈敏度，中間做成蛇形分界線。表面用塑膠做成保護(hù)層，底部采 用陶瓷基板作為絕緣體。常用于做光敏電阻的材料主要是硫（s）化物、碲（td） 化物、硒（sd）化物等半導(dǎo)體。光敏電阻的感光波長(zhǎng)在 380780nm 之間，與人的 視力頻譜約吻合。 工作原理是由光子激發(fā)半導(dǎo)體材料產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，即光生載流子，在外加電 壓的情況下做定向移動(dòng)。光敏電阻的阻值大小取決于光生載流子的數(shù)目，光敏電阻 級(jí)性和普通電阻一樣，不分正負(fù)極。相當(dāng)于一個(gè)由光控制阻值大小的滑動(dòng)變阻器， 所以可在直流電壓環(huán)境工作也可以在交流電壓環(huán)境工作。 圖 2 光敏電阻的工作原理

16、光譜范圍：包括可見(jiàn)光，對(duì)紅外線和紫外線不敏感。 優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間快，體積小，性能穩(wěn)定，價(jià)格較低。 工作特性：阻值大小與光照強(qiáng)度成反比。 光敏電阻的性能參數(shù)： 光敏電阻也有一定的阻值范圍。不同型號(hào)的光敏電阻阻值范圍受制作材料，受 光面積等因素的影響。在通常情況下，光敏電阻最大值在兆歐級(jí)，最小值在千歐以 內(nèi)。 光敏電阻的伏安特性： 圖 3 伏安特性曲線 (1) 在同等光照條件下，電壓與電流成正比關(guān)系，i=u/r。 (2) 在同等光照下，u曲線是一條直線，說(shuō)明電阻值是恒定的，即只與光照 強(qiáng)度有關(guān)。 (3)在電壓一定上網(wǎng)條件下，開(kāi)始光照從無(wú)到逐漸增強(qiáng)的過(guò)程中，電流的隨之變 大。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到某個(gè)數(shù)值時(shí)，電流

17、不再增加，既達(dá)到飽和。 3.2 光敏二極管光敏二極管 光敏二極管是最常用的紅外光敏二極管，是紅外光線極為敏感。在結(jié)構(gòu)的光敏 二極管和普通二極管相似，pn 結(jié)光敏感的特性。因此，受光照影響電導(dǎo)率。光敏二 極管具有單向?qū)?，所以反向電壓可用于正常運(yùn)行。 在光照條件下光敏二極管，也是反向電流很小的飽和，稱為暗電流，此時(shí)二極 管截止。當(dāng)光輻射，飽和反向電流急劇增加，形成光電流，其大小由光強(qiáng)和光的強(qiáng) 度變化控制。光電特性曲線如圖 4： 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 （v） 光電流（ma）溫度 25c 2000lx 3000lx 4000lx

18、6000lx 圖 4 光敏二極管光電特性曲線 二極管的 pn 結(jié)對(duì)光特別敏感，當(dāng)光的 pn 結(jié)，由于光子對(duì)電子的影響，pn 結(jié) 產(chǎn)生電子空穴對(duì)，使載流子數(shù)量增加，這些載流子在電場(chǎng)力的作用下做定向漂移運(yùn) 動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)反向電流。因此，光照強(qiáng)度影響電路中的電流變化，無(wú)光時(shí)截止，有 光時(shí)導(dǎo)通。 3.3 光敏三極管光敏三極管 光敏三極管根據(jù)內(nèi)部構(gòu)造不同分為 pnp 和 npn 兩種。但實(shí)際應(yīng)用比較少，工 作原理和普通三極管相類似，有著對(duì)電流的放大作用，它對(duì)電流放大受兩個(gè)變量的 控制，一個(gè)控制變量是基極路，一個(gè)控制變量是外界光照輻射。在一般情況下基級(jí) 電極不做引出，但也有特殊的情況下引出作為其他控制量。

19、1000lx 由于光敏三極管特殊光電特性，光照強(qiáng)度與器件的電流電阻之間的關(guān)系也不同， 它的光電特性曲線比較變化明顯，即隨光照強(qiáng)度的變化電阻電流變化迅速，光電特 性曲線如圖 5 和圖 6 所示： 圖 5 三極管光電阻特性曲線 圖 6 三極管光電流特性曲線 4 影響光敏傳感器的主要因素影響光敏傳感器的主要因素 電子元件的運(yùn)行，都受外界環(huán)境和工作環(huán)境的影響，如外界環(huán)境的溫度、濕度、 壓強(qiáng)、光照、輻射；內(nèi)部工作環(huán)境的電流、電壓、磁場(chǎng)、電路的穩(wěn)定性。影響光敏 傳感器的主要因子有溫度、濕度等。 4.1 溫度對(duì)光敏電阻的影響溫度對(duì)光敏電阻的影響 溫度是影響光敏傳感器準(zhǔn)確性的第一要素。對(duì)于普通電阻，溫度的升高

20、會(huì)使電 阻阻值變大，這與溫度升高使得電子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)劇烈有關(guān)。同樣，作為光敏傳感中 電流產(chǎn)生的載體載流子，在同等光照條件下，載流子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度直接關(guān)系 著光敏傳感器的阻值，即通過(guò)光敏的電流大小。溫度越高，光敏傳感器中的載流子 的無(wú)序運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以電阻也相應(yīng)變大。圖 7 和圖 8 為不同照度 cds 光敏電阻在 相同光照下不同溫度對(duì)光敏電阻阻值的影響。 圖 7 溫度對(duì)暗電阻的特性影響 圖 8 溫度對(duì)亮電阻特性影響 從上圖可以看出，溫度對(duì)光敏的準(zhǔn)確性影響是很大的。為了降低溫度對(duì)光敏準(zhǔn) 確性的影響，需要在一個(gè)溫度相對(duì)恒定的環(huán)境中工作，也可以把溫度傳感器和光敏 傳感器組合在一起得出比較精確的結(jié)果

21、。 5 光敏傳感器的應(yīng)用光敏傳感器的應(yīng)用 光敏傳感器實(shí)用好，在生活中也很常見(jiàn)，主要應(yīng)用在家用電器和自動(dòng)控制中十 分廣泛。根據(jù)光敏傳感器在電路中的不同用途可以分為以下幾類：自動(dòng)開(kāi)關(guān)，可變 電阻器，信號(hào)接收器。例如在光控路燈，光控報(bào)警器，聲光控開(kāi)關(guān)中起的就是自動(dòng) 開(kāi)關(guān)的作用；在智能手機(jī)屏幕亮度調(diào)節(jié)，自動(dòng)避障或循跡的兒童玩具車，照相機(jī)的 對(duì)焦曝光，起的作用就是可變電阻器；在電視機(jī)的遙控，光纖接口轉(zhuǎn)換器中就是信 號(hào)接收器。對(duì)于高電壓電流電流，光敏傳感器不直接控制電路通斷，以免損壞，而 是通過(guò)繼電器來(lái)完成。 5.1 光敏傳感器在智能手機(jī)上的應(yīng)用光敏傳感器在智能手機(jī)上的應(yīng)用 在智能機(jī)普及的今天，手機(jī)的超長(zhǎng)

22、待機(jī)尤為重要，因此，節(jié)電是必要的一種選 擇， 手機(jī)從過(guò)去單一的芯片節(jié)能到現(xiàn)在傳感器自動(dòng)節(jié)能，使用諸如 lxd/gb5- a1dpz 等線性光敏傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)許多功能，從而達(dá)到節(jié)能，舒適的目的。 5.1.1 自動(dòng)感光自動(dòng)感光 （1）節(jié)能（鍵盤感應(yīng)） 在手機(jī)的使用過(guò)程中，白天可以關(guān)掉呼吸燈，按鍵的背光燈，在晚上根據(jù)感光 自動(dòng)關(guān)閉，這樣既方便操作，又能起到省電效果。 （2）智能感光（lcd 屏感應(yīng)） 手機(jī)屏幕亮度是耗電的一大因素，因此，隨著外界光線強(qiáng)弱感應(yīng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)屏 幕背光強(qiáng)弱，色彩的飽和度，實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)光下看得清晰的屏幕圖像，在弱光條件下舒 適，不刺眼，自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，在保護(hù)眼睛同時(shí)也節(jié)省了電池電量 （

23、3）拍攝自動(dòng)補(bǔ)光感應(yīng) 在大多有補(bǔ)光燈手機(jī)相機(jī)中，都有自動(dòng)選擇開(kāi)補(bǔ)光燈的功能，在什么時(shí)候開(kāi)或 者關(guān)閉補(bǔ)光燈，這里需要一個(gè)光感電路了，常用的光感芯片有 lxd/gb5-a1dpz。 5.1.2 應(yīng)用電路應(yīng)用電路 lxd/gb5-a1dpz(smd1206)是一款可見(jiàn)光傳感器，用于數(shù)碼產(chǎn)品的光照控制， 一般采用國(guó)標(biāo) led1206 的 2 腳貼片封裝。在實(shí)際電路中，通常采用串聯(lián)輸出的方式， 串聯(lián)電流信號(hào)輸出，串聯(lián)一個(gè)電阻就是電壓信號(hào)輸出。lxd/gb5-a1dpz(smd1206) 的輸出信號(hào)是線性的，所以非常適合帶 adc 數(shù)模轉(zhuǎn)換接口的芯片，通常采用增加一 個(gè)保護(hù)電阻的方式接入 adc 芯片就可

24、以組成一個(gè)完整的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，中央數(shù)據(jù)處 理器 cpu 就可以從 adc 接口讀到一個(gè)數(shù)字，該數(shù)字的大小就更隨 lxd/gb5- a1dpz(smd1206)所在環(huán)境感應(yīng)光強(qiáng)的變化而變化，通常采用正線性規(guī)律接入，那 么，光照強(qiáng)度越大讀到的數(shù)字越大，反之?dāng)?shù)字越小，這樣系統(tǒng)軟件師在設(shè)計(jì)軟件時(shí) 就可以非常方便的利用這個(gè)變量數(shù)字。在接口芯片越精確的情況下，這個(gè)數(shù)字可以 更多。如 01000，因此可以把這些數(shù)字分成多組，每組的范圍對(duì)應(yīng)一個(gè)屏幕亮度的 等級(jí)。從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮度的目的。 在現(xiàn)在眾多手機(jī)的設(shè)計(jì)中，許多手 機(jī)設(shè)計(jì)都有 自動(dòng)感光的功能，而感光 的用途不僅僅是在調(diào)節(jié)屏幕，按鍵亮度 等基本的要求，而且有

25、很多很有趣的創(chuàng) 意，這些創(chuàng)意不只有廠家來(lái)完成，任何 一個(gè)軟件編寫人員都可以，通過(guò)調(diào)用感 光功能，用戶只需要下載相應(yīng)的軟件就 可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，比如光控震動(dòng)的功能，就是利用手機(jī)外界環(huán)境光照強(qiáng)弱，來(lái) 控制手機(jī)震動(dòng)強(qiáng)弱，當(dāng)手機(jī)在口袋里時(shí)，就需要震動(dòng)強(qiáng)烈，這樣就最大的避免誤接 電話，又避免影響他人。 5.2 光敏傳感器在聲光控開(kāi)關(guān)電路中的應(yīng)光敏傳感器在聲光控開(kāi)關(guān)電路中的應(yīng)用用 聲光控電路是由聲音和光控制的電路，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如下圖： 聲 音 信 號(hào) mi c 電 子 開(kāi) 關(guān) 與 非 門 控 制 電 路 光 敏 電 阻 整 流 電 路 延 時(shí) 電 路 圖 10 聲光控開(kāi)關(guān)節(jié)能燈控制電路 圖 9 應(yīng)用電

26、路 圖 5-1 應(yīng)用電 路 燈 光敏傳感器是聲光控電路的必要設(shè)備，和聲音信號(hào)芯片有著一樣的地位，在聲 光控電路中，通常選用光敏電阻作為光敏傳感器。光敏傳感器感光范圍從可見(jiàn)光到 紅外光不等，通過(guò)光敏器件的電流一般很小，一般都要經(jīng)過(guò)放大電路，或通過(guò)繼電 器，自動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制大電流部件。 而光敏電阻的感光特性最與人眼接近，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，耐用使用壽 命長(zhǎng)，電壓閾值寬廣，所以是做光控電路、光照強(qiáng)度測(cè)量電路的最佳選擇。 在聲光系統(tǒng)電路中，光敏電阻決定開(kāi)關(guān)的閉合，隨著光照強(qiáng)弱的發(fā)生電阻阻值， 因而使通過(guò)電阻的電流發(fā)生變化在光照強(qiáng)度較低時(shí)，光敏電阻阻值很大；在光 照強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值變小，光敏電

27、阻在經(jīng)過(guò)放大電路時(shí)通常都是直流低頻 的工作狀態(tài)，達(dá)到一定閥值時(shí)來(lái)決定開(kāi)關(guān)的閉合。 聲光控電路常用的是與非門電路，一個(gè)接光控電路，一個(gè)接聲控電路，我們知 道與非門邏輯關(guān)系是輸入一個(gè)或兩個(gè)低電平時(shí)輸出為高電平，只有兩個(gè)都為高電平 時(shí)輸出為低電平，常用于聲光控電路的芯片是 cd4011，,它是由四個(gè)與非門組成電 路，可以控制多組電路。 圖 11 cd4011 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 聲光控電路是生活中應(yīng)用最廣泛的的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單自動(dòng)控制電路，但不只是作 為開(kāi)關(guān)而被我們認(rèn)知，而我們更應(yīng)該認(rèn)識(shí)到自動(dòng)控制給我們生活帶來(lái)的便利。 在提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，節(jié)能環(huán)保是時(shí)代的要求，而聲光控電路研究正是基 于這種理念，有著良好發(fā)展

28、前景。 5.3 在汽車中的應(yīng)用在汽車中的應(yīng)用 汽車作為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的代表，光敏傳感器也因此廣泛應(yīng)用。光敏傳感器主要 應(yīng)用于汽車的自動(dòng)控制，信息傳送等方面。 5.3.1 測(cè)速測(cè)速 汽車行駛過(guò)程中要對(duì)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便更好控制方向，避免超速。在過(guò) 去通常采用的設(shè)備主要是機(jī)械測(cè)速，是通過(guò)汽車轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過(guò)轉(zhuǎn) 動(dòng)數(shù)字轉(zhuǎn)盤的方式顯示速度和里程數(shù)。此類測(cè)速設(shè)備比較笨重，而且容易損壞。相 對(duì)而言，采用光敏傳感器的測(cè)速設(shè)備有著無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命 長(zhǎng)，所測(cè)數(shù)據(jù)快速精準(zhǔn)，而且容易被電子設(shè)備記錄和顯示。具體作用就是在車的輪 軸上安裝發(fā)光器件和光敏器件，在車輪相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)安裝一個(gè)或多

29、個(gè)反光片，車輪旋 轉(zhuǎn)到一個(gè)反光片時(shí)由發(fā)光器件發(fā)出的光經(jīng)反光片反射被光敏傳感器接收，電路產(chǎn)生 一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)，根據(jù)車輪半徑參數(shù)就能準(zhǔn)確計(jì)算出車速。 發(fā)光器件：發(fā)光器件通常采用紅外線發(fā)光二極管，持續(xù)發(fā)出波長(zhǎng) 830950nm 的 光波。 光敏傳感器：與發(fā)光器件匹配，采用紅外線光敏傳感器。該器件一般是接受、 放大、解調(diào)做成一體化，紅外二極管發(fā)出的光經(jīng)鏡面反射以后被接頭解調(diào)后，數(shù)據(jù) “0” 顯示設(shè)備 計(jì)數(shù)器 信號(hào)處理器 脈沖信號(hào) 反光鏡 圖 12 測(cè)速裝置示意圖 和“1”在單片機(jī)的讀取不同。容易被識(shí)別。 計(jì)數(shù)器：通常采用 51 單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)和計(jì)數(shù)產(chǎn)生的結(jié)果 作用在

30、處理系統(tǒng)上。定時(shí)是是用來(lái)確定各個(gè)時(shí)間段的，可以當(dāng)用作計(jì)數(shù)器用，并且 在脈沖上進(jìn)行計(jì)數(shù)的操作。 并行通信接口：51 單片機(jī)用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出功能的接口。 串行通信接口：51 單片機(jī)有一個(gè)能夠編程的插口，這個(gè)插口必須接外部設(shè)備或 電腦。我們可以看到單片機(jī)和其它設(shè)備在數(shù)據(jù)傳送的時(shí)候必須用到。這個(gè)插口是雙 排的，它的功能第一可以用作接收信號(hào)，第二可以作為移位器用。rxd（ p3.0）腳 為接收端口，txd（p3.1）腳為發(fā)送端口。 中斷系統(tǒng) ：51 單片機(jī)有中斷系統(tǒng)，我們可以用他中斷程序。51 系列是有 5 個(gè) 中斷源，分別是外中斷（2 個(gè)），定時(shí)中斷（2 個(gè)），串行中斷（1 個(gè)），所有的中 斷從不

31、同的順序開(kāi)始執(zhí)行。 發(fā)光器件 光敏傳感器 時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)的芯片的內(nèi)部是有時(shí)鐘電路的。時(shí)鐘電路可以生產(chǎn)我們可以 看到的時(shí)鐘脈沖序列。系統(tǒng)默許的晶振頻率肯定是 6 mhz 到 12 mhz。 圖 13 單片機(jī)引腳 顯示設(shè)備：通常采用的有由 led 發(fā)光二極管組成八段字符顯示器。經(jīng)過(guò)處理的 信號(hào)由單片機(jī)處理后直接顯示出來(lái)，通過(guò)單片機(jī)輸出的信號(hào)顯示。 5.3.2 照明控制照明控制 汽車的供電系統(tǒng)來(lái)自引擎帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)就需要 發(fā)動(dòng)機(jī)做額外的功，用電越多就需要發(fā)動(dòng)機(jī)做越多的功，消耗更多的燃料。在出租 車的頂部，都有廣告牌，里面就有車燈。在白天亮燈顯然是不需要的，而夜晚就需 要點(diǎn)亮，因此，設(shè)計(jì)為用光敏電阻控制閉合的電路，就能自動(dòng)控制燈管的亮滅，因 此起到節(jié)能減排的作用。 6 總結(jié)總結(jié) 隨著信息時(shí)代的到來(lái)，電子產(chǎn)品日益豐富著我們的生活，傳感器更是在生活中 屢見(jiàn)不鮮，自動(dòng)化，規(guī)范化，智能化是信息時(shí)代電子產(chǎn)品的發(fā)展要求，隨之而來(lái)的 是傳感器飛快的更新速度。 傳感器作為一種探測(cè)工具，其探測(cè)過(guò)程是一個(gè)是一個(gè)信息轉(zhuǎn)換的過(guò)程，能夠把 人類觀測(cè)不到或觀測(cè)到的信息通過(guò)模電途徑轉(zhuǎn)化成直觀可靠地信息，也就是我們所 說(shuō)的將非電量轉(zhuǎn)化為電量的并能夠直觀數(shù)據(jù)或