大动态范围光通量测量的智能光照度计设计
基于stm32的光照度计设计
基于STM32的光照度计设计简介光照度计是一种用于测量光照强度的仪器，常用于环境监测、植物生长研究等领域。
本文将介绍基于STM32微控制器的光照度计设计方案，包括硬件设计、软件开发和实现过程。
硬件设计光敏电阻光敏电阻是测量光照强度的关键组件。
通过光敏电阻的电阻变化，可以反映光照强度的变化。
选择合适的光敏电阻非常重要，常见的有CdS电阻和硅光敏电阻。
在设计中，需要考虑到光敏电阻的灵敏度、响应时间以及线性度等因素。
STM32微控制器选择适合的STM32微控制器是设计中的重要一环。
根据光照度计的要求，需要考虑处理速度、存储容量、外设接口等因素。
根据实际需求选择合适的型号，如常见的STM32F1系列、STM32F4系列等。
模拟数字转换光敏电阻的变化是模拟信号，需要通过模拟数字转换（ADC）将其转换为数字信号。
STM32微控制器内置了多个ADC通道，可以直接进行模拟信号的转换。
在设计中，需要合理选择ADC的采样频率和精度。
显示模块光照度计的测量结果通常需要实时显示，可以选择液晶显示屏或数码管等显示模块。
在设计中，需要考虑到显示模块的接口和显示效果。
电源模块为了保证系统的正常运行，需要合理设计电源模块。
可以选择使用稳压芯片或者电池供电加稳压模块的方式，以提供稳定的供电电压。
软件开发STM32 CubeMXSTM32 CubeMX是STMicroelectronics官方提供的一款软件工具，可以用于生成STM32的初始化代码。
通过配置界面化的操作，可以快速生成系统初始化代码，包括时钟配置、中断配置、外设初始化等。
借助STM32 CubeMX可以极大地提高软件开发效率。
Keil MDKKeil MDK是一款流行的软件开发工具，可以用于编写、编译和调试STM32的程序。
通过在Keil MDK中创建工程，可以方便地进行代码编写和调试。
程序设计在软件开发中，需要编写程序来实现光照度的测量和显示。
根据硬件设计的特点，可以利用STM32的ADC模块对光敏电阻的电阻进行模拟信号转换，并通过串口或其他方式将测量结果发送到PC或其他外设进行显示。
光照度计的设计
光照度计的设计⽣产实习报告书系部名称：学⽣姓名：专业名称：班级：时间：1．⽣产实习题⽬光照度计的设计、仿真与制作 2．任务和要求（1）利⽤硅光电池将接收到的光信号转换成电信号；（2）利⽤A ／D 转换器ICL7107将输⼊的模拟电压信号转化成数字信号；（3）通过LED 共阳极数码管将该输出值直接显⽰，由此构成数字照度计。
3．总体⽅案的选择4．单元电路的设计照度是受光照平⾯上接受的光通量的⾯密度。
数字照度计是⽤于测量被照⾯上的光照度的仪器，是光学测量中⽤得最多的仪器之⼀。
本设计的照度计由光度头和读数显⽰器两部分组成。
（1）光度头的设计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。
硅光电池的基体材料为⼀薄⽚P 型单晶硅，其厚度在0.44mm 以栅状电极下，在它的表⾯上利⽤热扩散法⽣成⼀层N 型受光层，基体和受光层的交接处形成PN 结。
在N 型受光层上制作有栅状负电极，另外在受光⾯上还均匀覆盖有抗反射膜，它是⼀层很薄的天蓝⾊⼀氧化硅膜，可以使电池对有效⼈射光的吸收率达到90%以上，并使硅光电池的短路电流增加25%-30%。
硅光电池的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⼀空⽳对。
PN 结两边的光⽣电⼦⼀空⽳对，在内电场的作⽤下，属于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⼀空⽳对分割开来。
光⽣电⼦在N 区的集结使N 区带负电，光⽣电⼦光电转换前置放⼤A/D 模数转换器7107数码管显⽰在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。
当硅光电池接⼈负载后，光电流从P区经负载流⾄NE，负载中即得到功率输出。
图3是光电池的⼯作原理框图，光电池把接收到的光信号转变为与之成正⽐的电流信号，再经I/V转换模块把光电流信号转换成与之成正⽐的电压信号。
数字式光照强度检测仪的设计实现
3、接口时序及接口信号
CS WR INTR RD 转换结束
DB 时序图
数据
任务及要求： • 结合采集处理电路和光敏电阻电路共同设计一个 数字式光照强度检测系统，用数码管显示光照强 度。还可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过 计算它们的光照强度运用比较器以确定当前的光 照方向。 • 1、实现采集处理电路的设计。 • 2、焊接调试光敏电阻网络。 • 3、通过比较不同方向测得的光强值判断光照方 向，在LED灯上显示。 • 3、焊接调试选择器和AD电路，在数码管上显示 光照强度。 • 4、通过外加模拟放大器，将获得的电信号转换 成光照强度单位下的数值，并用数码管显示。 （白天实验室日光灯为99LUX -63(十六进制)）
AD模数转换模块
• 所谓A/D 转换器就是模拟/数字转 换器（Analog to Digital Converter 简 称ADC）是将输入的模拟信号转换成 为数字信号。
片选 读写控制 时钟输入 中断申请 模拟输入
A/D电路的设计
ADC0804
数据线
参考电压
(二) 典型ADC芯片 ADC0804
左图为MC14495内 部结构图： • 4位锁存器 • 地址译码和笔段 ROM阵列 • 带限流电阻的驱 动电路(输出电流 为10mA)
MC14495介绍
左图为MC14495引脚图：
e f g h+i A B LE VSS
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
VDD d c b a VCR D C
• VDD、VSS为电源和地。
简易检测电路
数字式光照强度检测仪的设计实现元器件清单表
数字式光照强度检测仪的设计实现
光照度检测仪的设计
【doc】光照度检测仪的设计光照度检测仪的设计2o12年3月繁3期虐子茼ELECTRONICTESTMar.2o'2No.3光照度检测仪的设计?王莹莹,徐玉珍,洪耀,叶国文(丽水学院工学院,浙江丽水323000)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,测量精度高,成本低的工控型数显照度计.本设计是以单片机ATMEGA8为核心部件的测量系统,硬件部分主要由信号采集,信号放大,A/D转换,数码显示和Rs485通讯接IZI几部分.整个系统软件部分主要有:传感器数据采集模块,光亮度检测模块,通讯接IZI模块,光亮度显示模块.通过实验测试,本系统设计合理,其测量范围,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:TP393文献标识码:BLightdetectordesignandfabricationWangYingying,XuYuzhen,HongYao,YeGuowen (LishuiUniversityInstituteOfTechnology,LishuiZhejiang323000,China) Abstract:Inthehighwaytunneltraffic,theilluminationofthemeasurementan dcontrolisverycommon.Basedonthisdesignanautomaticrangeconve~ion,highaccuracy,lowerCOStindustrial —typedigitallightmeter.ThedesignisbasedonthecorecomponentsofthemicrocontrollerATMEGA8measurementsystem ,mainlybythesignalacquisitionhardware,signalamplification,A/Dconversion,digitaldisplayandRS485com municationinterfaceparts.Partofthesystemsoftwareare:sensordataacquisitionmodule,thelightintensitydetec tionmodule,communicationinterfacemodule,displaymodulebrightness.Throughexperimentaltests,thesystemdes ignisreasonable,andthemeasurementrange,resolution,spectralresponseerrorbasicallymeetthedesignrequirem ents.Keywords:illumination;transmitter;singlechipmicrocomputer;communication ?基金项目:浙江省新苗人才资助项目(2011R429017o2o12.30引言光是人类眼睛可以看见的—种电磁波,是生物生长和发育的必要条件之?,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,光照度的大小对我们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,所以有必要对以上场所利用光照检测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,特别是近年来工农业发展迅速,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.系统设计及工作原理光照度检测仪原理框图如图1所示.圈1光照度检测仪原理框图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,光照度显示器.具体是以光亮度采样芯片将当前的,通过两线制接口传送给单片机,单片机将采样芯片送来的数据进行补偿算法获得精确实际采样值."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."光照度检测板"和"亮度显示器"之间采用RS485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: "D~AC数模输出接口"接到LED灯调光器的信号输入端 (LED调光器接收DC0—5V的直流电压信号). 2硬件电路设计本系统采用ATMEGA8单片机作为控制核心,控制系统主要包括RS485接口及变送器通讯,光照度监测板, A/D转换器,光照度显示器.系统硬件设计如图2所示.图2系统硬件设计图本设计采用了Atmel公司的单片机Atmega8作为控制核心.Atrnlega8是基于增强的AVRsc结构的低功耗8 位CMOS微控制器.由于其指令集以及单时钟周期指令执行时间,A_锄_ega8的数据吞吐率高达lMI】,MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾.CPU的31,3O脚为串行通讯口,28脚接RS485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,RS485接口能更好满足本类系统的要求. CPU的23脚为ADC采样输入端实时采样光亮度传感器信号接收调理电路.本系统使用的传感器是JCJ100P照度变送器. JCJ100P照度变送器以标准模拟电压或电流变送器输出,标准RS一232或485通信接口,并可直接配接计算机. 其技术参数:工作电压1.12VDC~10%2.24VDC~10%照度传感器硅蓝光伏探测器测量范围1.02000Lux(中低照度)2.0,20,000Lux(中高照度)3.0—200,000Lux(强光源)准确度?7%输出信号0—5VDC4—20mA(两线制),其通讯协议采用标准MODBUS通讯协议,在使用组态软件时,须选用的设备为MODICON(莫迪康)的 2o12.3 PLC,MODBUS—RTU设备.此系统采用USART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:本系统选用普通数码管显示模块, 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设计方法,便于功能扩展,软件设计采用C语言编写.主要有以下八.个模块:传感器数据采集模块,光亮度检测模块,通讯接口模块,光亮度显示模块.此系统程序首先是对单片机系统的初始化,启动 ADC转换功能,取多次采样值的平均值为实际采样数据, 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.N匝——豳图3系统软件主框图4现场测试结果本设计的光照度检测仪测量范围在0Lux-9999Lux, 精确度为1Lux,测量误差为:t:5Lux.在相同的照明条斗-下' 本光照度检测仪和标准照度计(TES一1332A照度测量范围在0Lux~2000Lux,分辨率0.1Lux)的测量值比较, 见表l.根据数据比较得出光照检测仪的误差在:1:5Lux 以内,设计合格.表1标准照度计和光照检测仪的测量值比较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. 参考文献[1】朱小清,詹云翔.光度测量技术及仪器【M】.北京:中国计量出版社,2007:16—18.【2】李行善,左毅,孙杰,等动测试系统集成技术【M】.北京:电子工业出版社,2004:8-9.【3】叶国文.基于单片机的温湿度变送器的设计【J】.微计算机信息,2008,24(23):126—128.[4】白泽生'白宗文.一种简易光照度检测电路的设计[J】.现代电子技术,2006(11):91—92.【5】王莘之.单片机应用系统抗干扰技术【M】.北京:北京航空航天大学出版社,2000:10—13.[6]6刘彬,张秋掸.光电检测前置放大电路的设计[J].燕山大学,2003,27(3):193—196.[7】曹国华,高艺.高速嵌入式单片机与接口技术[M】.北京: 国防工业出版社,2005:9—24.[8】钟波,丁永刚.基于ATMEGA8的温湿度系统的设计[J】. 电子测试,2009(3):43—46.作者简介:王莹莹.本科在读.主要研究方向为传感器智能仪器等.叶国文.高级工程师.硕士.主要研究方向为传感器,信号处理与分析等.E-mail:yeguowen2@126.corn _。
数字式光照强度检测仪的设计实现_实验报告
电子电路实验（三)设计总结报告设计选题一：数字式光照强度检测仪的设计实现院(系) ：自动化学院班级：**********学号：**********学生姓名：******指导教师：******2011年5月摘要本实验中采用光敏电阻为光传感器，利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。
具体方法是将三路光敏电阻支路并联接入电路中，其中一路串接一固定电阻，另外两路分别串接电位器，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使得电路的输出电压而变化。
根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系，分别对三路电压值进行采集得到某一光强度下对应的模拟电压，将模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过VC语言编程，将其集于单片机中，进行比较以后通过两位数码管将最大值显示出来，相应地控制点亮对应的小数点以显示光强的方位。
通过硬件的焊接、静态和动态调试和程序的编写和修改，作品最终很好地实现了实验任务和要求，在近似无光照时数码管显示为0，正常工作时能检测三个不同方位的光强并通过两位数码管将最大数值显示出来，而两个小数点的不同组合显示对应方位。
关键词：光照强度；检测仪；设计实现2第1部分课题的任务与要求1.1 设计选题设计选题一：数字式光照强度检测仪的设计实现1.2 任务及要求1.2.1 设计选题的任务结合单片机最小电路和光敏电阻电路共同设计一个基于单片机的数字式光照强度检测系统，用数码管显示光照强度。
还可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过计算它们的光照强度运用比较器以确定当前的光照方向。
(1)、实现单片机最小系统设计。
(2)、焊接调试光敏电阻网络。
(3)、焊接调试AD电路，标定光照强度基本单位。
(4)、编写单片机程序，将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数管显示。
(5)、通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方向，在数码管上显示其方向。
1.2.2 设计选题的要求(1)、无光照时数码管显示为零。
(2)、用数码管显示光照强度，误差范围为5~10LUX(以白天中午室内日光灯的光照强度为标准定义为100 LUX )。
一种大量程的光照度测量系统设计
３ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｕ ｅ ｓ 仿真
０ 引言
硅 光 电二极 管 是一种 自发 电式 的光 电元件 ，当受 光照 的时 候 ， 会 产生 光 电流 。硅 光 电二极 管在 不 同的光 照度 下 ，产 生的 光 电流 是 不 同 的，其 线性 范 围较宽 ，可 以作为 电流 源使 用 。 采 用单片机 作为 主控制器 ，通过Ａ ／ Ｄ 实现 将放大 的模拟 信号转 换 为数 字信号 ，并通 过数据处理 ，还 原出照度值 ，在 显示 器中显示 。
１ 总体方案设计
由于本 论文 选用 的光 电二极 管Ｌ Ｘ１ ９ ７ ２ 经过 光照会 产生 光 电流 ， 因为后续 的电路 只能对 电压 进行检测 ，所 以光 电流需要变 为 电压 ，并 把 电压放 大足够 的倍数 才能被Ａ ／ Ｄ 接 收 ，因此 需要光 电转换 前置放 大 电路 ；还 需要把 模拟量 电压转 换为数 字量 ，所 以需要Ａ ／ Ｄ 转 换模块 。 但 是Ａ ／ Ｄ 芯 片检测 模拟 电压量 时 ，所检测 电压 最好在Ａ ／ Ｄ 转 换芯 片的 线 性特 性里 ，为 了达 到这个 效果就 需要量程 转换模 块；并 把Ａ ／ Ｄ转换 的数字 量传给 单片机 ，则 需要单 片机控 制模块 ；最后传 给Ｌ Ｍ０ １ ６ Ｌ 显 示 器 ，需要Ｌ Ｃ Ｄ 显示模块总体 设计流程 图如 图ｌ 所示 。
图１总体设计流程图
２ 硬件 电路设计
２ ． １ 电流 电压转 换 电路
二极 管产生 的光 生 电流信 号十分微 弱， 易受 到外部噪 声的影 响， 这样会影响整个检测系统的精度 。为了获取有用的信 号，我们 一般在把 噪声很低的运算放大器连接在光 电二极管的后面，其主要 是对二极 管输 出的微弱信号进行放大和 电流到 电压转换， 以便于后续放 大和测量 电路 进行匹配 。利用运放的放大作用 ，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 电流转换成 电压形式。
基于光照度检测的LED智能调节系统设计
基于光照度检测的LED智能调节系统设计【摘要】目前市场上存在的成品高精度LED亮度自动控制器的种类很少，亮度调节的实时、自动性不太理想。
为了细化亮度控制功能，采用嵌入式系统实现了目标检测、亮度检测与亮度调节的结合，提高了实用性，使其自动化。
引言随着低碳经济的全面推动，绿色照明受到了全球的高度重视。
在上游芯片价格下降和发光效率提升的背景下，作为绿色照明代表的LED半导体照明在照明领域的发展吸引了投资者和消费者的高度关注，其发展趋势不可抵挡。
据专业调研机构Digitimes Reasearch指出，尽管LED照明产值仍较小，其整体照明市场产值在2010年为3.2%左右，但2011年的渗透有望达到10%，2013年全球LED 照明产值渗透率将一步提升至两成。
而根据飞利浦的预测，2015年，LED照明市场将约占全球照明市场的一半，到2020年，将会高达75%[1]。
目前，LED已经被用于各种室内及室外装饰照明应用，而且开始着眼于手电、花园灯和街灯等通用照明应用。
这些用途为LED照明正在家庭与企业照明领域开辟市场。
LED通用照明的未来是发光效率超过100lm/w的高通量LED的开发，使得LED不需要逆变器就能利用交流电工作，从而推动LED更加接近主流的通用照明市场。
因而亮度控制是LED照明革命中的重要技术[2]。
目前LED的亮度控制器发展的主要趋势包括针对LED的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路、LED智能控制功能、LED控制电路设计标准模块化等。
市面上已有相关的智能LED照明控制产品出现，如深圳市金普瑞光电技术有限公司推出具有8级亮度可调的LED控制器[3]，启东市旺华石化电子电器有限公司生产的JGL智能CPU控制编程器能根据用户提供的照明区域所处的经度和纬度制出开灯和关灯的准确时间，其一年四季的开关灯时差由程序总动调整[4]，等等。
可以看出，绝大多数智能控制器的调整级别较为有限。
本文提出将传感器与控制器相结合，借由传感器测得的光信号与人员信号来实时调整LED的亮度，可以大大提高LED的亮度级别，减小人工干预。
光照度计
设计题目光电检测系统设计-光照度计的设计成绩课程设计主要内容1.光辐射的相应于人眼的光谱光视效率相一致；2.对不同方向入社的光辐射如何余弦关系，即具有余弦修正器；3.有较大的线性范围，环境温度变化对引起的影响小；4.具有相应键盘输入控制和结果显示。
指导教师评语建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。
签名： 201 年月日目录一、功能概述1、光度学中基本量 (5)（1）光通量定义（2）光亮度定义（3）光照度定义2、光照度计设计思路 (6)3、照度计的余弦校正 (6)4、框图 (7)5、硅光电池 (7)二、系统硬件总体设计方案 (8)三、实现方案1、硬件电路 (9)2、光谱光视效率 (9)3、软件程序 (11)四、调试过程及结论 (14)五、心得体会 (15)六、参考文献 (17)光照度计的设计一、 功能概述1、 光度学中基本量在光辐射测量中，与能量有关的量有两类:一是物理的，即客观的，叫做辐射度学量，简称为辐射量；另一类是生理的，即主观的，叫做光度学量，简称光度量。
前者表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小，后者表示人的视觉系统主观上感受到的那部分辐射能的强度。
（1）光通量 (luminousflux)光源在单位时间内发出的光量称为光通量，在光度学中，光通量是从辐射通量导出的量，它明确地定义为能够被人眼视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小的量度。
单位是流明 (inmen)，符号为 lm ，表达式为:ΦL = dQv /dS(2) 光亮度(luminanee) L v ，一个面光源，除了可以用发光强度来描述它在某一个方向上的发光能力之外，还要知道它每一单位面积在这个方向上的发光能力，以便比较两种不同类型光源的明亮程度，这就要用到亮度这个概念。
它表示每单位面积上的发光强度，即:L L =dI L /dS光亮度的单位为坎德拉第每平方米(cd/mZ)。
光照度检测系统设计方案报告
光照度检测系统设计方案报告
基于MSP430FE425单片机的光照度检测
系统设计方案报告
组员：鬲随甲刘艺彩
系统硬件设计
该系统主要由四部分组成。
第一部分为光照度测量模块，第二部分为ADC模块，第三部分为数据分析处理模块，即软件部分，第四部分为显示模块。
光照度测量模块
光照度测量模块中，光照度传感器采用光电池，光线照射在光电池上，光电池输出电流大小发生变化，再通过I/V变换及放大电路接入片内ADC。
ADC模块
ADC模块把输入模拟电压转换成数字量。
数据处理模块
ADC采样结果通过比对标准光照度表得到标准光照度值。
通过两种不同的算法，实现两种工作模式：光圈优先和快门优先模式。
所谓光圈优先模式，即由用户输入光圈值，通过当前光照度值计算出最优快门值。
主要是通过查表的方法实现。
该表由光圈值，快门值及对应光照度值组成。
所谓快门优先模式，即由用户输入快门值，根据当前光照度值计算出最优光圈值。
其实现方法和上一样，通过查表实现。
液晶显示
液晶选用LCD048，为7位半数字液晶显示。
系统软件设计
系统软件的主流程如下：
开始——>各部分模块初始化——>检查是否有方式选择按键按下，有则进入相应工作模式处理，没有则进入休眠状态。
软件校准：
1．主要是对ADC结果范围进行确定，进而确定ADC结果的分组表；
2. 获得光电池在特定光照度条件下的输出曲线；
3. 确定两个模块各自的a系数，可通过1，2，条件分析获得。
便携式光照度检测仪的设计【开题报告】
毕业设计开题报告测控技术与仪器便携式光照度检测仪的设计1选题的背景、意义近几年来, 随着我国从传统农业向优质、高产、高效的现代化农业不断迈进, 对温室光照检测的要求也越来越高, 应用领域也在迅速扩大。
光照是植物进行光合作用不可缺少的条件, 但是过强的光照却促进了水分蒸发, 严重的会灼伤叶面。
而在温室生产中, 还会经常遇到光照很弱, 需要补光的情况。
在这种情况下, 对光照进行实时自动检测, 判断什么时候光照强需要遮光, 什么时候光照弱需要补光就显得非常重要。
但是, 目前绝大多数光照检测仪虽然量程较宽, 可在使用时却需要操作人员根据具体的光照情况手动切换测量档位。
这不仅给检测带来了很多不便, 更严重的是阻碍了光照实时自动检测与控制的实现。
因此, 研制一种量程宽、精度高和智能换档的光照检测仪对提高温室监控系统的自动化水平, 提高光能的利用率, 促进植物生长, 节能增效都有重要的意义。
此外，照度与人们的生活有着密切的关系。
充足的光照，可防止人们免遭意外事故的发生。
反之，过暗的光线可引起人体疲劳的程度远远超过眼睛的本身。
因此，不适或较差的照明条件是造成事故和疲劳的主要原因之一。
现有统计资料表明，在所有职业劳动的事故中约有30％是直接或间接因光线不足所造成的。
对体育场（馆）的光照要求是非常严格的，光照过强或过暗都会影响比赛的效果。
在人们的生活、工作和娱乐中，健康用眼是反复被强调指出的一点，但在日常生活中，用眼卫生的情况却难尽人意，视力减退、下降和视疲劳引发的干眼症等症状和疾病发生率越来越高。
这一方面是因为人们健康用眼的意识不够，例如在工作和学习中，投入的研究一个问题或者阅读书写时，往往容易忘记时间，很难做到每隔一段时间即通过远眺、眼保健操等方式让眼睛暂时休息；另外一方面，人们很难仅凭经验就对光照环境是否适合用眼做出准确的判断，举例来说，世界卫生组织认可的满足阅读书写条件的光照度的阈值是250克勒斯至1250勒克斯（LUX－光照度单位），低于此照度阈值范围的下限或者高于此照度阈值范围的上限的环境均不适合阅读，而现实生活中很难有人能准确判断周围的光照环境是否符合上述标准，虽然自我感觉“能看清”，但事实上很多时候光照度是不符合要求的，而且世卫组织提出的满足阅读书写的光照度阈值范围较宽，不难想象的是，在250－1250LUX这个范围内，在300LUX的光照度下不间断用眼的时间的和在1200LUX的光照度下阅读不间断用眼的时间显然是不同的。
光照度计实验
实验三、光照度计设计实验一、实验目的1、了解和掌握光电池在光照度计上的应用原理2、了解和掌握光照度计结构原理3、了解和掌握光照度计电路设计原理二、实验内容1、光照度计测量光照度实验2、光照度计设计实性验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光照度计&光功率计设计模块3、照度计探头4、连接线4、万用表四、实验原理光照度是光度计量的主要参数之一，而光度计量是光学计量最基本的部分。
光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量，是通过人眼的视觉效果去衡量的，人眼的视觉效果对各种波长是不同的，通常用V（λ）表示，定义为人眼视觉函数或光谱光视效率。
因此，光照度不是一个纯粹的物理量，而是一个与人眼视觉有关的生理、心理物理量。
光照度是单位面积上接收的光通量，因而可以导出：由一个发光强度I的点光源，在相距L处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，即：2E/LI式中：E——光照度，单位为Lx；I——光源发光强度，单位为cd；L——距离，单位为m。
光照度计是用来测量照度的仪器，它的结构原理如下图所示：图 3-1图中D为光探测器，图3-2为典型的硅光探测器的相对光谱响应曲线；C为余弦校正器，在光照度测量中，被测面上的光不可能都来自垂直方向，因此照度计必须进行余弦修正，使光探测器不同角度上的光度响应满足余弦关系。
余弦校正器使用的是一种漫透射材料，当入射光不论以什么角度射在漫透射材料上时，光探测器接收到的始终是漫射光。
余弦校正器的透光性要好；F为V（λ）校正器，在光照度测量中，除了希望光探测器有较高的灵敏度、较低的噪声、较宽的线性范围和较快的响应时间等外，还要求相对光谱响应符合视觉函数V（λ），而通常光探测器的光谱响应度与之相差甚远，因此需要进行V（λ）匹配。
匹配基本上都是通过给光探测器加适当的滤光片（V（λ）滤光片）来实现的，满足条件的滤光片往往需要不同型号和厚度的几片颜色玻璃组合来实现匹配。
光照度检测仪的设计
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｌ ｍｉ ａ ｏ ｙ ｒ ｓ ｉ ｕ ｎ ｔ ｎ； ｔ ｎ ｍ ｉ ｅ ； ｓ ｇｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ； ｃ ｍ ｍｕ ｉ ａｉ ｎ ｌ ｉ ｒ ｓ ｇ ｒ ｉ ｌ ｈ ｐ ｍｉ ｒ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｏ ａ ｎ ｎｃ ｔ ｏ
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光照强度自动检测显示系统设计
设计题目：光照强度自动检测显示系统设
计
一、题目的认识理解
本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统
设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。
数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号
从而进行测量计算。
测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为
电压信号分档输出，用于显示和报警。
显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时
蜂鸣器报警。
二、设计任务要求：
设计一个光照强度自动检测、显示、<报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警<弱、适宜、强）
1、方案的设计
根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；
1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下
光电传感器的输出；
2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完
1 / 11。
利用光照传感器设计光照测量实验方案
在农业大棚、温室等场景中，利用光照传感器监测光照强度和光谱 分布，为植物生长提供适宜的光照条件，提高农作物产量和品质。
城市规划领域
通过在城市中部署光照传感器网络，实时监测城市光环境状况，为城 市规划、建筑设计等提供科学依据，营造宜居的城市环境。
THANKS
感谢观看
布置光照传感器
根据实验需求，在合适的 位置布置光照传感器，确 保传感器能够准确测量光 照强度。
连接数据采集设备
将光照传感器与数据采集 设备（如数据采集卡、微 处理器等）连接，以便实 时采集和处理光照数据。
数据采集与处理流程设计
设定采样频率
根据实验需求，设定合适的采 样频率，以确保能够准确捕捉
光照强度的变化。
折线图
展示数据随时间的变化趋势。
直方图
展示数据的分布情况，包括均值、方差等统 计信息。
散点图
展示数据之间的相关性和分布情况。
箱线图
展示数据的分布情况，包括中位数、四分位 数等统计信息，便于识别异常值。
05
实验结果讨论与评估
数据质量评价指标体系建立
准确性
01
通过与实际光照强度对比，评估测量数据的准确性，如均方根
06
总结与展望
本次实验成果回顾
光照传感器性能验证
成功验证了光照传感器的线性响应、灵敏度、分辨率等关 键性能指标，为后续实验提供了可靠的数据支持。
光照测量实验设计
基于光照传感器，设计了多种不同场景下的光照测量实验 ，包括室内、室外、不同光源类型等，以全面评估光照传 感器在实际应用中的性能表现。
数据分析与处理方法
光照传感器应用
光照传感器广泛应用于环境光检测、 自动调光系统、植物生长研究、太阳 能利用等领域。
光照强度测量实验的教学设计方案
设置待测光 照条件
确保环境光照条 件稳定
进行测量
进行光照强度的 测量
放置光照度 计
将光照度计放置 在待测光照条件
下
步骤三：记录数 据
记录实验测得的光照 强度数据是实验的重 要步骤。请将测量得 到的数据准确记录在 实验记录表中，以便 后续分析和比较。
步骤四：分析结果
数据比较
比较不同光照条 件下的光照强度
光照强度测量实验的教学设 计方案
汇报人：XX
2024年X月
第1章 研究背景 第2章 实验材料 第3章 实验步骤 第4章 实验结果与讨论 第5章 实验应用 第6章 总结与展望
目录
● 01
第一章 研究背景
光照强度测量的重要性
光照强度是光照射到单位面积上的光通量，是评 估光合作用强度的重要指标。光照强度的测量对 于农业、植物生长、照明设计等领域具有重要意 义。在农业中，合适的光照强度可以提高植物的 光合作用效率，促进农作物的生长。在照明设计 中，光照强度的合理调节可以达到舒适的照明效 果，提升人们的视觉体验。
数据
结论总结
总结实验结果， 得出结论
结果分析
对测量结果进行 深入分析和讨论
● 04
第四章 实验结果与讨论
不同光照条件下 的实验结果展示
本页将展示在不同光 照条件下测量得到的 光照强度数据。通过 展示实验结果，可以 更直观地了解光照强 度在不同情况下的变 化。
实验结果分析
光照条件变 化
探究光照条件对 光照强度的影响
● 02
第二章 实验材料
实验仪器
光照度计
用于测量光照强 度
光源
产生光线的装置
光度计
用于测量光的亮 度
光照检测系统课程设计
光照检测系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光照检测系统的原理、组成及应用，培养学生对光学、电子学等学科的基本知识和技能，提高学生的实践能力和创新意识。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：了解光照检测系统的基本原理、结构和工作原理；掌握光照检测仪器的使用方法和技巧；了解光照检测技术在生产、科研和生活中的应用。
2.技能目标：能够独立操作光照检测设备，进行实验操作和数据处理；能够根据实际需求，设计并制作光照检测系统；能够分析实验结果，提出解决问题的方法。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科学的热爱和好奇心，提高学生对科学探究的兴趣；培养学生团队合作精神，提高学生沟通协作能力；培养学生环保意识，提高学生对光照污染的认识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.光照检测系统的基本原理：光的性质、光源的分类、光照度的计量等。
2.光照检测系统的组成：光照检测仪器的基本结构、功能及原理；光照检测传感器的种类、性能及应用。
3.光照检测技术的应用：光照检测技术在农业、环境、医疗等领域的应用案例分析。
4.光照检测设备的操作与维护：光照检测设备的正确使用方法、操作注意事项；设备故障的诊断与维修。
5.光照检测实验：包括光照度测量、光照分布测量、光照强度变化规律研究等实验项目。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解基本原理、概念和案例，使学生掌握光照检测系统的理论知识。
2.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析光照检测技术在实际应用中的案例，提高学生的应用能力和创新能力。
4.实验法：安排一系列光照检测实验，培养学生动手能力、实验操作能力和数据处理能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将充分利用以下教学资源：1.教材：选用国内权威、实用的光照检测教材，为学生提供系统、科学的知识体系。
2.参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，拓展学生的知识视野。
光线观测光度计设计及施工方法
光线观测光度计设计及施工方法1. 引言本文档旨在介绍光线观测光度计的设计及施工方法。
通过本文档，读者将了解到光线观测光度计的基本原理以及如何设计和建造一个实用的光度计。
2. 光度计的基本原理光度计是一种测量光线亮度或光通量的仪器。
它可以通过测量光线的强度来确定光线的亮度。
光度计通常由一个光敏元件和一个数字显示屏组成。
光敏元件可以是光电二极管或光敏电阻等。
3. 光度计的设计要点设计一个可靠的光度计需要考虑以下几个要点：3.1 光敏元件的选取选择合适的光敏元件对于光度计的性能非常关键。
不同的光敏元件有不同的灵敏度和响应特性。
根据实际需求，我们可以选择光电二极管、光敏电阻或者其他光敏元件。
3.2 信号放大电路的设计由于光敏元件输出的信号很小，因此需要进行信号放大。
设计一个合适的放大电路可以提高信号的灵敏度和准确性。
3.3 数字显示屏的选择选择一个合适的数字显示屏可以直观地显示光度计的测量结果。
常见的数字显示屏包括LCD显示屏和LED显示屏等。
3.4 外壳材料的选择光度计的外壳应选择透明材料，以便光线可以正常进入光敏元件进行测量。
常见的透明材料包括有机玻璃和聚碳酸酯等。
4. 光度计的施工方法光度计的施工包括以下几个步骤：4.1 元件焊接将光敏元件和其他必要的电子元件进行焊接连接，确保电路正常工作。
4.2 电路调试连接电路并进行调试，验证电路的工作状态，调整信号放大电路以保证测量的准确性。
4.3 外壳组装将焊接好的电路组装到透明的外壳中，并正确安装显示屏和其他控制元件。
4.4 功能测试对光度计进行功能测试，确保测量结果准确并能正常显示。
5. 总结本文档介绍了光线观测光度计的设计及施工方法。
通过选择合适的光敏元件、设计合理的信号放大电路和选择合适的数字显示屏，我们可以构建一个可靠和准确的光度计。
施工过程包括焊接元件、调试电路、组装外壳和功能测试等步骤。
通过按照本文档的指导进行操作，读者可以成功设计和建造一个光度计。
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大动态范围光通量测量的智能光照度计设计光照度计是一种用于测量光度、亮度的仪表仪器,可实现辐射光、杂散光等的定量测量。
无论是公共场所的光照标定、农业植物光照探测,还是军用夜视试验、逆反射材料试验、车灯故障检测和实验研究等方面,光照度计都具有重要的应用价值。
本文针对杂散光的实时测量需求,提出设计一台用于光通量测量的智能光照度计,以实现5×10-6-2×1041x的大动态光通量的实时、快速测量。
系统选用高灵敏度的光电倍增管(H6780-03)作为光探测器以实现微弱的5×10-6lx
光通量的测量;设计双衰减片构建的光学处理系统以实现大动态范围光通量的测量需求;选用用高响应度的可编程控制器FPGA作为核心处理单元以实现对数据的快速处理以及光通量测量范围的智能控制。
论文的工作主要体现在两个方面:一是大动态范围光通量测量的技术实现,二是光通量智能测量的技术实现。
对于大动态范围光通量的测量,系统选用两片中性衰减片并进行逻辑组合设计以实现10个数量级范围内光通量的测量。
ZEMAX 仿真结果表明,基于双衰减片构建的光学处理系统可实现5×10-6-2×104 lx范围内光通量的测量。
对于光通量的智能测量,系统选用FPGA作为中心处理单元,将光电倍增管光电转换的信号,经过放大和数据采样、降噪处理,完成量程智能切换和多显示模式下的快速动态刷新显示功能。
论文搭建了智能光照度计的原型机,并利用原型机进行了初步实验测量。
测量结果表明,设计的智能光照度计实现了大动态范围光通量测量的量程智能切换,以及光电流、光照度、光通量等不同模式的快速动态刷新显示。