數(shù)字式光照強(qiáng)度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).ppt

實(shí)驗(yàn)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字式光照強(qiáng)度檢測(cè)儀 用單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片測(cè)量光照強(qiáng)度 并用數(shù)碼管顯示接收光強(qiáng)結(jié)果 同時(shí)通過(guò)多個(gè)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(wú)光照時(shí) 光敏電阻值 暗電阻 很大 電路中電流很小當(dāng)有光照時(shí) 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(guò)一定時(shí)間測(cè)量的電阻值 稱為暗電阻 此時(shí)流過(guò)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(shí)流過(guò)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(shí)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(méi)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(cè)量元件 一般在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用作開(kāi)關(guān)式光電信號(hào)傳感元件 4 響應(yīng)時(shí)間和頻率特性 光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象 光電流的變化對(duì)于光的變化 在時(shí)間上有一個(gè)滯后 通常用響應(yīng)時(shí)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(shí) 光生電子 空穴對(duì)增加 阻值減小 電流增大 暗電流 越小越好 光照強(qiáng)度的測(cè)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(shí) 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(yáng)光下為100 000LUX 陰天室外為10000LUX 室內(nèi)日光燈為100LUX 距60W臺(tái)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(jiǎn)稱ADC 是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào) A D電路的設(shè)計(jì) ADC0804 二 典型ADC芯片ADC0804 1 引腳圖 信號(hào) 1 DB7 DB0 數(shù)據(jù)線 三態(tài) 輸出 可直接接總線 2 啟動(dòng) WR CS啟動(dòng)ADC 同時(shí)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(kāi)三態(tài)門讀取數(shù)據(jù) 同時(shí)清狀態(tài) 2 片內(nèi)時(shí)鐘電路 3 接口時(shí)序及接口信號(hào) 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(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字式光照強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng) 用數(shù)碼管顯示光照強(qiáng)度 還可以設(shè)置多個(gè)不同方向的光敏電阻 通過(guò)計(jì)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(shí)現(xiàn)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(xiě)單片機(jī)程序 將獲得的電信號(hào)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(shí)驗(yàn)室日光燈為400LUX 5 通過(guò)比較不同方向測(cè)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(shí)驗(yàn)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)通信模塊 用于下載stc單片