數(shù)字式光照強度檢測儀的設計實現(xiàn)

1、數(shù)字式光照強度檢測儀的設計實現(xiàn),指導老師:高敬鵬,實驗要求,設計一個基于單片機的數(shù)字式光照強度檢測儀，用單片機控制數(shù)模轉換芯片測量光照強度，并用數(shù)碼管顯示接收光強結果，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構,當無光照時，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流很小 當有光照時，光敏電阻值(亮電阻)急劇減少，電流迅速增加,光敏電阻的結構,1.玻璃 2.光電導層 3.電極 4.絕緣襯底 5.金屬

2、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，因此要將光電導體嚴密封裝在帶有玻璃的殼體中。,,半導體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應，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，

3、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系,在給定的偏壓情況下，光照度越大，光電流也

4、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。,（2）光照特性,光敏電阻的光電流與光強之間的關系,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)中常用作開關式光電信號傳感元件。,,（4）響應時間和頻率特性,光電導的弛豫現(xiàn)象：光電流的變化對于光的變化，在時間上有一個滯后。通常用響應時間t表示。,,,光敏電

5、阻圖示,,光敏電阻演示,當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）,,光照強度的測定,照度是反映光照強度的一種單位，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

6、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)轉換模塊,所謂A/D 轉換器就是模擬/數(shù)字轉換器（Analog to Digital Converter 簡稱ADC）是將輸入的模擬信號轉換成為數(shù)字信號。,A/D電路的設計,ADC0804,(二) 典型ADC芯片 ADC0804,1、引腳

7、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 轉換結束輸出低電平。（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,任務及要求：,結合單片機最小電路和光敏電阻電路共同設計一個基于單片機的數(shù)字式光照強度檢測系統(tǒng)，用數(shù)碼管顯示光照強度。還可以設置多個不同方向的光敏電阻，通過計算

8、它們的光照強度運用比較器以確定當前的光照方向。1、實現(xiàn)單片機最小系統(tǒng)設計。2、焊接調試光敏電阻網(wǎng)絡。3、焊接調試AD電路，標定光照強度基本單位4、編寫單片機程序，將獲得的電信號轉換成光照強度單位下的數(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,單片機最小系統(tǒng)通信模塊(用于下載stc單片機)ADC0804模塊光敏輸出及比較電路