简易光照度计的设计(优选材料)

简易照度计设计

1实验任务

1.1实验目的

1，了解光敏二极管的基本特性。

2，设计和制作简易照度计。

1.2 实验要求

1，根据参考电路，分析照度计的基本工作原理。

2，测量光敏二极管的基本资料。

3，根据光敏二极管的基本特性,设计和制作1000LUX的简易照度计。

1.3 实验所需器材

电阻，电位器，运算放大器，正负12V电源，负9V电源，51单片机，数码管，高压汞灯，连接线照度计设计模板（电路板），光敏二极管（日光型，响应波长在5000埃到6000埃），万用表。

1.4 设计内容

1，根据电路图制作照度计实验模板。

2，调节照度计旋钮使光敏二极管处的照度为100LUX，并保持该照度不变，然后将光敏二极管接入IC1的输入端，并将K置于1的位置使光敏二极管处于0偏压的状态，测量该照度下光敏二极管的光电流。

3，测量不同照度下（200,300，400,500,600 700,800LUX）光敏二极管的光电流，并做出照度—电流曲线。

4，将K置于2,3的位置给光敏二极管的正极加上一个负偏压并测量出该电压的大小，重复2,3步的内容，做出照度计—电流曲线，并比较。

5，根据不同照度计下的输出电压设计制作简易照度计。

2设计原理

2.1 基本理论

硅光电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件，它实质上是一个大面积的半导体PN结，其工作原理是光生伏特效应。当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子-空穴对。PN结两边的光生电子-空穴对在内电场作用下，多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层，结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入P区，使每个区中的光生电子-空穴对分割开来。光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在P区的集结使P区带正电。P区和N区之间产生光生电动势。当硅光电池接入负载后，光电流从P区经负载流至NE，负载中就会有功率输出。

利用AT89C51芯片实现控制电路，用ADC0809模数转换器实现模拟信号和数字信号的转换。当光电池接入负载，将输出的信号通过三极管放大，通过模数转换器ADC0809转换为数字信号，通过单片机控制电路将信号输入LCD显示屏，在显示屏上显示当前的照度值。

2.2 系统框图 系统框图如下：

2.3 程序设计流程图

程序流程图如下：

光电转换前置放大 A/D 模数转换

单片机控制电路

LCD 显示 图1 照度计设计系统框图

开始

初始化

信号输入

A/D 转换

LCD 显示

图2 程序设计流程图

3实现方案

3.1 硬件电路图

3.2原理图说明

3.2.1光电前置放大电路

利用三级管的的放大作用，将带负载的光电池电路输出的电流放大，为了保证信号有更好的线性关系，所以将三极管接成电流转换为电压的形式。经过测量，电压放大的范围大概为0.2V到2.3V。

3.2.2 AD转换电路

采用ADC0809模数转换芯片和AT89C51单片机，将光电池接收的光信号转换后放大的电压模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机的控制电路将数字信号送到LCD 显示屏。

图3 照度计硬件原理图