光照度检测仪的设计

Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｉｕ ｉａ ｉｎ； ｔ ｎ ｍｉ ｅ ；ｓ ｇｅｃ ｐ ｍ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ； ｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ｙ ｒ ：ｌ ｍ ｎ ｔ ｌ ｏ ｒ ｓ ｔ ｒ ｉ ｌ ｈ ｒ ｃ ｍｐ ｔｒ ｏ ａ ｔ ｎ ｉ ｉ ｎｃｔ ｏ
★基金项 目 ： 浙江省新苗人才 资助项 目 （ ０ １ ４ ９ １ ２ １Ｒ ２ ０ ７ ｏ
（ ｉ ｕ Ｕｎ ｅ ｉ ｓｔｔ Ｏｆ ｅｈ ｏｏ ｙ ｉ ｕ Ｚ ｅ ａｇ ３ ３０ ，Ｃ ｉａ Ｌｓ ｉ ｉ ｒｔ Ｉ ｔｕｅ Ｔ ｃｎ ｌ ，Ｌｓ ｉ ｈｊ ｎ ２０ ０ ｈｎ ） ｈ ｖ ｓｙ ｎｉ ｇ ｈ ｉ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｅ ｈ ｇ ｗａ ｎ ｅ ｒｆ ｃ ｔ ｅ ｉ ｕ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｖ ｒ ｏ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｉｈ ｙ ｔ ｎ ｌ ａ ｉ ， ｈ ｌ ｍｉ ａｉ ｆｔ ａｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ｓ ｅ ｙ ｃ ｍｍｏ ． ｓ ｄ ｏ ｕ ｔ ｌ ｏ ｈ ｎ Ｂａｅ ｎ
光源 ） 确 度 ± ％ 输出信号 ０—５ Ｄ ２ 准 ７ Ｖ Ｃ４— ０ ｍＡ（ 两 线制 ） ，其通 讯协议 采用 标准 ＭＯ Ｂ Ｓ Ｄ Ｕ 通讯协议 ，在 使
用组态软件时，须选用的设备为 ＭＯ ＩＯ 莫迪康） Ｄ Ｃ Ｎ（ 的
２ ２． ｏ１ ３
Ｐ Ｃ，ＭＯ Ｂ — Ｔ Ｌ Ｄ ＵＳ Ｒ Ｕ设备。
发育的必要条件之・，它对于世间万物有着不可或缺的影
响。光照度与我们 的生活息息相关 ， 照度的大小对我们 光 的工作和生产都有很大的影响 ， 如隧 道、广场、场馆、工 业现场、 野外、 水下 （ 包括海底 ） 等场所全天候 的光度 （ 照 度 或 亮度 ） 等地 的照 度不足 ，连 续工作 会 引起 视 觉疲 劳， 大大 降低 工作效率 ， 以有必要对以上场所 利用光照检 测 所 仪 进行光照度测量控制 。 光照 度检测 仪是 基于光探 测器 的照度测量仪 表 ，是 光强测量 中 用得最多的仪器之一 ，广泛应用于商业和工厂 的照 度测量 。光照度检测仪也是 照明设计和节约能源最基 本的测量仪器 。随着国民经济发展 ， 别是 近年来工农业 特 发展迅速 ，正在大量地使用各类光度仪器特别是光 照度计， 用来测量环境的照明情况。光照度检 测仪是 —种简易便携 式的测量光强度的仪器 ， 能快 速准确地将所测量光 的强度 以数据的形式显 示出来 。
２ｏ１ ３ ２。
０ 引言
光是人类眼睛可以看见的—种 电磁波 ，是 生物生长和
照度检测板”和 “ 亮度显示器”之间采用 Ｒ ４５ Ｓ８ 通讯方式 来实现数据传递。 亮度显示器”有两个信号接口 “ 分别为 ：
“ ￣ Ｃ数模 输出接 口 “ ＤＡ 接到 Ｌ Ｄ灯调光 器的信号输入 端 Ｅ （Ｅ Ｌ Ｄ调光器 接收 Ｄ ０ ５ Ｃ —Ｖ的直流电压信号 ） 。
得精确实际采样值。“ 光照度变送器”将采集到的外界 自
然光转换为相应的直流电压信号。 光照度检测板” “ 采集‘ 光
照度变送器”输出的电压信号并转换为数字信号。 亮度 “ 显示器”定时去读取 “ 光照度检测板”的转换数据， 做平 均值计算得出光亮度值并在显示面板上显示照度数值。光 “
照度 ） ． ０ ０Ｌ ｘ 中高照度） ． ２ ０～２， ０ ｕ （ ０ ３ ０—２０ ０Ｌ ｘ 强 ０， ０ ｕ （ ０
ｔ ｓｄ ｓ ｎ ａ ｕ ｏ ｔ ａ ｇ ｏ ｖ ￣ ｏ ， ｉ ｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｉ ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｍａｉ ｒ ｎ ｅｃ ｎ ｅ ｉ ｎ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ、 ｌ ｗｅ Ｏ ｔｉ ｄ ｓ ａ—ｔ ｐ ｉ ｉ ｇ ｔ ｔｒ Ｔｈ ｅ ｉ ｇ ｃ ｏ ｒ Ｓ ｎ ｕ ｔ ｌ ｙ ｅ ｄ ｇｔ ｌ ｈ ｅ ． ｅ ｄ ｓ ｉ Ｃ ｉ ｒ ｌ ａ ｉ ｍｅ ｎ ｇ ｓ
ｍ ｏｄ ｅ ｕｌ，ｄｉｐａ ｏｄ ｅ ｂｒｇ ｎｅｓ ｓ ｌｙ ｍ ｕｌ ｉ ｈｔ ｓ．Ｔｈ ｏ ｈ ｅ ｅ ｍ ｅ ａ ｅｔ，ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｅ ｉ ｓｒ ａｏｎ ｂ ｅ ｎｄ ｔ ｅ ｕｒ ｍ ｅ ｔ ｒ ｕｇ ｘｐ ｒ ｉ ｎｔ ｔ ｓｓ ｈ ｙ ｔｍ ｄ ｓｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｌ ，ａ ｈｅ ｍ ａ ｅ ｎ ｌ ｎ ｓ ｒｎｇ ｒ ｓ ｌ ｉｎ， ｐ ｃ ｒ ｅｐｏ ｅｅ ｒ ｒｂａｉａｌ ｍ ｅ ｔｔ ｅ ｉｎ ｅ ｉｅ ｅ ｓ ａ ｅ， ｅ ｏｕｔｏ ｓ ｅ ｔａ ｒｓ ｎｓ ｒｏ ｓｃ ｌ ｌ ｙ ｅ ｈｅｄ ｓｇ ｒ ｑｕ ｒｍ ｎｔ．
ｂａｅ ｎ ｈｅ ｃ ｅ ｃ ｐ ｓ ｄ ｏ ｔ ｏｒ ｏｍ ｏｎｅ ｓｏ ｉｒ ｏ ｒ ｌｅ ｎｔ ｆｔ ｍ ｃｏｃ ｎｔｏｌｒＡＴＭ ＥＧＡ８ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔｓｓｅ ， ａｎｌ ｙ ｔ ｉ ａ ｃ ｕ ｓｔｏ ｈｅ ａｕｒ ｍ ｎ ｙ ｔｍ ｍ ｉ ｙ ｂ ｈｅｓｇ ｌａ ｑ ｉｉｉ ｎ ｎ
出，标准 Ｒ 一３ 或 ４５ Ｓ ２２ ８ 通信接口，并可直接配接计算机。
其技术参 数 ： 工作 电压 １ ２ Ｄ ￣ ０ ２ ４ Ｄ ￣ ０ 照 ． Ｖ Ｃ １％ ． Ｖ Ｃ １％ １ ２ 度传感器硅 蓝光伏探测器 测量范 围 １ ２ ０Ｌ ｘ 中低 ． ０ｕ （ ０ ０
给单 片机 ， 单片机将采样芯 片 送来 的数据 进行 补偿 算法获
以缓减 系统在功耗和处理 速度之间的矛盾。 Ｃ Ｕ的 ３、３ 脚为串行通讯 口， ８ Ｐ １ Ｏ ２ 脚接 Ｒ ４５ Ｓ ８ 的收 发 控制端 。
本系统要保证下位机的数据高速、及时、准确地传送 至单片机，Ｒ ４５ Ｓ ８ 接口 能更好满足本类系统的要求。 Ｃ Ｕ的 ２ 脚为 Ａ Ｃ Ｐ ３ Ｄ 采样输入端实时采样光亮度传
度高、成本低的工控型数显照度计。本设计是以单片机Ａ ＭＥ Ａ 为核心部件的测量系统，硬件部分主要由 Ｔ Ｇ ８
信号采 集 、信号放大 、Ａ Ｄ ／ 转换 、数码显 示和Ｒｓ８通讯接 Ｉ几部分 。整个 系统软件 部分主要有 ：传感器数 ４５ Ｚ Ｉ
据采集模块、光亮度检测模块、通讯接Ｉ模块、光亮度显示模块。通过实验测试，本系统设计合理 ， Ｚ Ｉ 其测量
［ 朱小 清， １ 】 詹云翔． 度测量技术及仪器 【 ． ： 光 Ｍ】 北京 中国计
量 出版社，０ ７１ — ８ ２０ ： １． ６
【 李行善 ， ， ２ 】 左毅 孙杰， 等 动 测试系统集 成技 术【 ． Ｍ】 北
京： 电子工业 出版社 ， ０ ： － ． ２ ４８ ９ ０
数据进行补偿算法获得精确实际采样值。“ 光照度变送器” 通过其内部传感器转换 将采集到 的外界 自 然光转换为相应
ｓ ｓ ｍ ｏ ｔ ｒ ｒ ： ｓｎ ｏ ａａ ａ ｑ ｉ ｔ ｎ ｍ ｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｌ ｈ ｎ ｅ ｓ ｙ ｄ ｔ ｃｉ ｎ ｍ ｏ ｕ ｅ ｃ ｍｍ ｕ ｉ ａｉ ｎ ｉ ｔｒａ ｅ ｙｔ ｅ ｓｆ ｗａ ｅ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓ ｉ ｄ ｌ ， ｈ ｉ ｔｉ ｔｎ ｉ ｅ ｅ ｔｏ ｄ ｌ ， ｏ ｉｏ ｇ ｔ ｎ ｃ ｔ ｎ ｅ ｃ ｏ ｆ
２ 硬件 电路 设计
本 系统采 用 Ａ ＭＥ Ａ 单片机 作为控 制核心 ，控制 Ｔ Ｇ８
系 统主要 包括 Ｒ ４ ５接 口及变 送器 通讯、光 照度 监测板、 Ｓ８
Ａ Ｄ转换器 、 照度显示器。 ／ 光
系统硬 件设计如图 ２ 示。 所
图２ 系统硬 件设计 图
本 设 计采 用了 Ａｍ ｌ 司 的单片机 Ａｍ ｇ８ ｔ ｅ公 ｔ ｅａ 作为控
此 系统 程 序 首 先 是 对单 片机 系 统 的初 始 化 ，启动
Ａ Ｃ转 换功能 ，取多次 采样值 的平均值 为实际采样 数据， 参考文献 Ｄ 并转 化为与亮度变送器对应的十六进制亮 度单位数值，然 后以光亮度采样芯片将当前的光照度数据转换成二进制值
通过两线制接 口传送 给单片机 ，单片机将采样芯片送来 的
机信息， ０ ， （ ） ２— ２． ２ ８ ４２ ： ６ １８ ０ ２ ３１ ［ 白泽生’ ４ 】 白宗文 ． 一种简易光照度检测 电路的设计［． Ｊ现 】
设计方法，便于功 能扩展 ，软 件设 计采用 Ｃ语 言编写。主
５ 结 论
本文设 计 的光 照度 计测量仪 ，具 有 自动量程 转换 功 能、测量精度高、成本低等优点，经测试 ，该仪器 各指标 均达到设计要求 ，是一款性价比较高的光照度检测仪 。
要有 以下 八 ． 块： 个模 传感器数 据采集模块 ， 光亮度检测模 块，通讯接口 块，光亮度显示模块 。 模
ｈｒｗａｅ ｓ ａａ ｌ ｃｔ ｎ Ａ ／Ｄ ｃｎ ｅｓ ｎ ｄｇｔ ｓｌ ｎ ４ ５ｃｍｍｕ ｉ ｔ ｎｉｔ ｆ ｅｐｒ ． ａｔ ｆｈ ａ ｄ ｒ，ｉ ｌ ｍｐｆ ａ ｏ ， ｎ ｇ ｉ ｉ ｉ ｏ ｖｒｏ ， ｉ ａ ｄ ｐａ ａ ｄＲＳ ８ ｏ ｉ ｉ ｌ ｉ ｙ ｎｃ ｉ ｅ ａ ａｔ Ｐ ｒ ｏ ｅ ａｏ ｎ ｒｃ ｓ ｔ
２１ ｏ ２年 ３月 繁 ３期
虐 子
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ＥＬＥＣＴ ＲＯＮＩ Ｃ Ｔ ＥＳＴ
Ｍ ａｒ２ｏ＇ ． ２ Ｎ ｏ３ ．
光照 度检测仪 的设 计★
王莹莹 ，徐玉珍 ，洪 耀 ，叶国Fra Baidu bibliotek
（ 丽水学院工学 院 ， 浙江丽水 ３３０ ） ２００ 摘 要 ：在公路隧道交通中 ，照度的测量和控 制是很常 见的。基 于此设计一种具有 自 动量程转换 功能、测量精
表 １标准照度计和光照检测仪的测量值 比较
此系统采用 Ｕ Ａ Ｔ Ｓ Ｒ 通用同步和异步串行接 收器和转
发器， 它是一个高度灵活的串行通讯设备。
显 示电路 的设计 ： 系统选 用普 通数码管显 示模 块， 本
用来显示此 时光照 度数值。
３ 系统 软件 的设计
该光 照度 系统的软件 设计采用了结 构化和 模块 化 的
系统 设计及 工作原理
光 照度检 测仪 原理框图如 图 １ 示。 所
制核心。Ａｒ ｇ８ ｔ ｌａ 是基于增强的 Ａ Ｒ ｓ ｎ ｅ Ｖ ｃ结构的低功耗 ８
位Ｃ Ｓ ＭＯ 微控制器。由于其指令集以及单时钟周期指令执
行时间， ＿ ｅａ 的数据吞吐率高达 ｌ 】 ＭＨ ， Ａ ｇ８ 锄＿ ， ｚ 从而可 ＭＩ
【】 叶国文． ３ 基于单片机的温湿度 变送器 的设计 【 ． Ｊ 微计算 】
的直流电压信号。“ 光照度检测板”采集 “ 光照度变送器”
输出的电压信号并转 换为数 字信号。“ 亮度显 示器”定 时 去读 取 “ 光照度检 测板 ”的转换 数据 ， 做平均值计算 得出
光亮度值并在显示面板 上显示照度数值。 系统软件主框图如图 ３ 所示 。
圈１ 光照度检 测仪原 理框图
感 器信号接 收调 理电路。 此设 计系统主 要包 括 ３ 个部 分 ： 光照 度变 送器 ，光 照度检测板 ， 照度显示器。具体是 以 亮度采样芯片将 光 光 当前 的 ，通过两线制接口传送 本系统使用的传感器是 Ｊ Ｊ ０ Ｃ １ Ｐ照度变 送器。 ０ ＪＪ０Ｐ Ｃ １０ 照度变 送器 以标准模拟 电压或 电流变送器输
范围 、分辨率 、光谱响应误差基 本上达 到了设计的要求 。 关键词 ：光照度 ；变送 器 ；单片机 ；通讯
中图分类号：Ｔ ３ ３ Ｐ ９ 文献标 识码 ： Ｂ
Ｌｉ ｈｔｄｅ ｅ ｔ ｓｇ ａ ａ ｒｃ ｔｏ ｇ ｔ ｃ ｏｒｄｅ ｉ ｎ ｎｄ ｆ ｂ ｉ ａ ｉ ｎ
Ｗ ａ ｇＹ ｉ ｙｎ ｎ ｎｇ ｉ ｇ， Ｘ ｕ Ｙｕｚ ｎ， Ｈ ｏｎ ａ ｈｅ ｇＹ ｏ， Ｙ ｅＧ ｕ ｏｗｅ ｎ