(整理)簡(jiǎn)易光照度計(jì)的設(shè)計(jì)

1、精品文檔目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 1實(shí)驗(yàn)任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark6 設(shè)計(jì)原理1 HYPERLINK l bookmark8 2.1基本理論1 HYPERLINK l bookmark10 2.2系統(tǒng)框圖1 HYPERLINK l bookmark12 2.3程序設(shè)計(jì)流程圖2 HYPERLINK l bookmark16 實(shí)現(xiàn)方案3 HYPERLINK l bookmark18 3.1硬件電路圖3 HYPERLINK l bookmark20 原理圖說(shuō)明3 HYPERLINK l bookmark22 光電前置放大電路3

2、HYPERLINK l bookmark24 AD轉(zhuǎn)換電路3 HYPERLINK l bookmark26 顯示電路4 HYPERLINK l bookmark28 硬件程序4 HYPERLINK l bookmark30 調(diào)試過(guò)程及結(jié)論9 HYPERLINK l bookmark32 4.1調(diào)試過(guò)程9 HYPERLINK l bookmark38 結(jié)論11 HYPERLINK l bookmark40 心得體會(huì)13 HYPERLINK l bookmark42 6參考文獻(xiàn)13利用硅光電池的簡(jiǎn)易照度計(jì)設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)任務(wù)利用硅光電池為信號(hào)輸入電路，以AT89C51單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)控制電路，制作一個(gè)簡(jiǎn)易

3、照度計(jì)，可以通過(guò)LCD顯示屏顯示照度值。2設(shè)計(jì)原理2.1基本理論硅光電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大面積的半導(dǎo)體PN結(jié)，其工作原理是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照射在硅光電池的PN結(jié)區(qū)時(shí)，會(huì)在半導(dǎo)體中激發(fā)出光生電子-空穴對(duì)。PN結(jié)兩邊的光生電子-空穴對(duì)在內(nèi)電場(chǎng)作用下，多數(shù)載流子的不能穿越阻擋層，而少數(shù)載流子卻能穿越阻擋層，結(jié)果，P區(qū)的光生電子進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的光生空穴進(jìn)入P區(qū)，使每個(gè)區(qū)中的光生電子-空穴對(duì)分割開(kāi)來(lái)。光生電子在N區(qū)的集結(jié)使N區(qū)帶負(fù)電，光生電子在P區(qū)的集結(jié)使P區(qū)帶正電。P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)硅光電池接入負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至NE,負(fù)載中就會(huì)有功率

4、輸出。利用AT89C51芯片實(shí)現(xiàn)控制電路，用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)光電池接入負(fù)載，將輸出的信號(hào)通過(guò)三極管放大，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)控制電路將信號(hào)輸入LCD顯示屏，在顯示屏上顯示當(dāng)前的照度值。2.2系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖如下:圖1照度計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖2.3程序設(shè)計(jì)流程圖程序流程圖如下：圖2程序設(shè)計(jì)流程圖精品文檔精品文檔3實(shí)現(xiàn)方案3.1硬件電路圖.Q1洌2222.J-:xIIX1CR仇R1CISIC31.1OAADOBADDCALET2nT4T5TB17TBUUUUUUUUOOOOOOOOWEK*VRErC)17*7LH*XTR.1FO3

5、4FO.I/AIMro.2AAf5P3CVWPI5P3WTQP1ZpazteF13paAFiJnF14P15P18P3flAtfiP17P37ffiSAT89C51ao歿s?3?_Z1715TETT圖3照度計(jì)硬件原理圖3.2原理圖說(shuō)明3.2.1光電前置放大電路利用三級(jí)管的的放大作用，將帶負(fù)載的光電池電路輸出的電流放大，為了保證信號(hào)有更好的線(xiàn)性關(guān)系，所以將三極管接成電流轉(zhuǎn)換為電壓的形式。經(jīng)過(guò)測(cè)量，電壓放大的范圍大概為0.2V到2.3Vo322AD轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和AT89C51單片機(jī)，將光電池接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換后放大的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)單片機(jī)的控制電路將數(shù)字

6、信號(hào)送到LCD顯示屏。精品文檔精品文檔3.2.2顯示電路此處顯示電路釆用了1602A液晶顯示模塊。當(dāng)光直射光電池時(shí)，放大的電壓信號(hào)通過(guò)三極管的發(fā)射極送入AD轉(zhuǎn)換器的IN0端口。因?yàn)锳D的ADDA、ADDE、ADDC都接地，所以ADC0809就采集IN0端口的信號(hào)。模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后向OUT-19UT8傳送數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)總線(xiàn)傳送到AT89C51的P1口，并讀入累加器A,經(jīng)過(guò)AT89C51計(jì)算后通過(guò)P0端口輸出，然后控制LCD顯示屏的輸出。3.3硬件程序#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitlcden=P2Al;

7、sbitlcdrs=P2A0;sbitlcdnv=P2A2;sbitadwr=P3A7;/sbitadcs=P3A0;/oe=gndsbiteoc=P2A3;ucharcodetable=Htheillustionis”;ucharcodetablel=Hlxn;uintnum,a,d,qian,bai,shi.ge.numl;uintillusion.temp;voidinit(void);初始化函數(shù)voiddelay(uinta);延時(shí)函數(shù)voidwrite_com(ucharcom);寫(xiě)指令函數(shù)voidwrite_data(uchardate);voiddisplay(uintd);寫(xiě)數(shù)

8、據(jù)函數(shù)顯示函數(shù)voidmaiii()voidiiiitO；/初始化EA=1;開(kāi)總中斷ET0=l;/開(kāi)定時(shí)器中斷TR0=l;啟動(dòng)定時(shí)器lcden=0;嚴(yán)*對(duì)602液晶的模式進(jìn)行設(shè)詈*/write_com(0 x38);設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口write_com(0 x0c);/設(shè)置開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo)write_com(0 x06);寫(xiě)一個(gè)字符后地址指針加一write_com(0 x01);顯示清零，數(shù)據(jù)指針清零while(l)/*開(kāi)始不斷掃描Pl引腳是否有信號(hào),并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和顯示*/if(Pl!=O)delay(10);if(Pl!=0)/防止誤判adwr=0;delay

9、(5);adwr=l;delay(5);adwr=O;while(oec);for(a=10;a0;a-)temp=illusion*4;temp=1000;display(temp);顯示照度；/*女臺(tái)彳七#呈丿*yvoidinit(void)TMOD=0 x01;/定時(shí)器0工作于計(jì)數(shù)方式1TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256：定時(shí)時(shí)間為50msnum=0;/adcs=O;/sign=0;/temp=0;write_com(0 x80);嚴(yán)*延時(shí)函數(shù)每次延時(shí)50111S*/voiddelay(uinta)uintb,c;for(b=a;b0;b-

10、)fbr(c=l10;c0;c);/*時(shí)中ItFr函數(shù)*/voidto_timeOintemipt1中斷函數(shù)里重新賦初值每20*50ms計(jì)算一次，并且將速度顯示TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256：num-H-；if(num=20)num=0;標(biāo)志位illusion=Pl;voidwrite_com(ucharcom)lcdrs=O;lcdrw=0;P0=com;/delay(5);lcden=l;delay(20);lcden=O;/*函數(shù)*/voidwrite_data(uchardate)lcdrs=l;/delay(5);lcdrw=0;P

11、O=date;/delay(5);lcden=l;delay(20);lcden=0;voiddisplay(uintillusion)qian=illusion/1000;bai=illusion%1000/100;shi=illusion%100/10;fbr(num1=0;numl20;num1+)write_data(tablenuml);delay(20);速度范圍為0至9999.顯示前面一段字符ge=illusion%10;顯示光照強(qiáng)度write_com(0 x80+0 x41);write_data(0 x30+qian);write_com(0 x80+0 x42);write

12、_data(0 x30+bai);write_com(0 x80+0 x43);write_data(0 x30+shi);write_com(0 x80+0 x44);write_data(0 x30+ge);write_com(0 x80+0 x47);for(ntun1=0;num12;num1+)write_data(tablelnuml);delay(20);write_com(0 x80);4調(diào)試過(guò)程及結(jié)論4.1調(diào)試過(guò)程在仿真過(guò)程中為了方便控制放大電路，這里先釆用滑動(dòng)變阻器來(lái)代替前置放大電路。具體的就是將滑動(dòng)變阻器接電源和地，將滑動(dòng)端接入AD轉(zhuǎn)換器的IN0端口。*壬主士1魯U(kuò)2IN

13、DCLOCKSINI&TARTIH2irnEOCirwir*sOUT1irb0UT2111/VU1oOUT4AppAoure.MDBOUT6ABOCOUT7ALEOUTSvREft)vREFrMUaRSTrVZJfHBOrv./IHV/PSEHALEAP23MP28P23少0P2.A11P2Q/M2r*八2rxCVR2P27M15P3ORXDP3JHXDP32/1NT0P33nn7P34HUP3fim嚴(yán)；up/4ri.XrinrI0pierjxsrwKAT80.C51321900.0*1CUO.F也畑催誠(chéng)對(duì)6MIMATING;Oj.Ca02.3$6(CFUloaf嗣圖4電壓為零時(shí)的仿真圖從圖中

14、可看出，輸入電壓最小為零時(shí)，顯示屏顯示的照度值就為Olx。2iIHIIHZIH3IM4IH3l8IN?aDCoaceADDASDB砂DCAlVREF()*EFO八15TARFEOGOUT1OUT2OUT?0UT40UT5OUTOOUT；0UI8OEP233P2少EP2.7/A13PS(WRSP3VTXOP3.2AHT0P33n4PgxVTOPSAfTlP3ewwP37WEMesaagefsl陡行蝕282?2RJU177HIe圖5電壓最大時(shí)仿真圖從上圖中可看出，輸入電壓最大時(shí)，顯示屏顯示的照度值為2551Xo在焊電路板的過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)用兩個(gè)控制端控制LCD顯示屏，發(fā)現(xiàn)效果不太好，后來(lái)改為三個(gè)端口

15、控制。在調(diào)試過(guò)程中，接上電源，發(fā)現(xiàn)LCD沒(méi)有反應(yīng)，檢查電路發(fā)現(xiàn)是LCD的數(shù)據(jù)輸入端和AT89C51的P0接反了。改正上述錯(cuò)誤后，顯示屏亮了，可發(fā)現(xiàn)顯示的亂碼而且顯示很不穩(wěn)定，檢查電路后發(fā)現(xiàn)是電路中某些接觸點(diǎn)接觸不良。將這些接觸點(diǎn)重新焊了一遍，顯示屏終于顯示了照度值，但數(shù)值很不穩(wěn)定，從十兒勒克斯到兩百多勒克斯無(wú)規(guī)律跳變，可能是AD輸出出錯(cuò)，檢查電路，確實(shí)的AD的OUT端與89C51的P1端口接反了，導(dǎo)致輸出數(shù)值放大了兒百倍，因此出現(xiàn)微弱信號(hào)變化就使數(shù)值改變很大。改正此處電路后，終于顯示了正常穩(wěn)定的照度值。4.2結(jié)論在Proteus軟件中仿真成功，并按電路原理圖焊接好電路，將程序燒錄到AT89C5

16、1芯片中進(jìn)行調(diào)試，LCD顯示屏最終可以顯示照度值，實(shí)驗(yàn)成功。精品文檔精品文檔圖8遮住光電池后顯示的照度值圖6焊接好的電路板圖7LCD顯示屏上顯示的照度值遮住光電池后，顯示的照度值明顯減小，如圖。精品文檔精品文檔5心得體會(huì)首先這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)以前學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)的一次綜合的運(yùn)用，是把課本知識(shí)轉(zhuǎn)化為生活實(shí)際的一次實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)，很大程度上鍛煉了我的思考問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容貼近生活實(shí)際，使我們可以用自己所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。這次課程設(shè)計(jì)在很大程度上調(diào)動(dòng)了我的積極性和對(duì)專(zhuān)業(yè)濃厚的興趣。溫故而知新。課程設(shè)計(jì)開(kāi)始，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。總的來(lái)說(shuō)這次課程設(shè)計(jì)相對(duì)比較順利，但是也遇到了一些問(wèn)題，遇到問(wèn)題并不是什么壞事，通過(guò)自己的思考以及向老師咨詢(xún)，等把問(wèn)題弄懂了，自己也從中學(xué)到了很多知識(shí)。下面說(shuō)一下自己的得與失。通過(guò)本次設(shè)計(jì)確實(shí)讓自己學(xué)到了不少知識(shí)，首先是對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理有了更深的了解。同時(shí)對(duì)電路設(shè)計(jì)產(chǎn)生了極大的興趣。另外還發(fā)現(xiàn)自己的一些問(wèn)題。首先，是對(duì)很多學(xué)過(guò)的知識(shí)還不夠熟練不能用到實(shí)