基于光电传感器测距系统的设计

基于光电传感器测距系统设计

电气150103

杨智君

201215010337

摘要

物体距离检测系统，人们可以设置一定的距离范围，在该范围内移动光源，光照强度的变化通过电压反映出来，在显示器中显示出来，根据电压的大小大概推算出距离的远近。我们将光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强从电阻值得信号转换，再把电阻值转换成电信号就可以作为系统的输入信号。输入信号经过转换将数据送入单片机中进行数据处理，这一系列的过程我们是使用AT89C51单片机、AD0804转换器这两个器件来完成的。输入信号处理后，就可以显示了，。对于显示部分可以利用LCD液晶显示器来完成，在一定范围内，不同的距离在显示屏中显示的电压是不一样的。

一，系统设计

1，传感器的选择：硫化镉（Cds），光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10MΩ；在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

2，系统功能的描述：在测量物体距离时我们采用的时光敏电阻作为本次课题的光电传感器。距离的变化引起光照强度的变化，进而光敏电阻的阻值发生变化，最终引起电路的输出电压的变化。本课题是以AT89C51单片机、AD0804转换器核心器件，AD0804将电路中的模拟信号转换成数字信号送入单片机进行数据的处理，最后通过LCD液晶将电路的电压显示出来。

3，系统结构分析：

光电传感器（信号采集部分）

采用光敏电阻作为信号采集器件，光敏电阻是基于光电导效应的一种光电器件，无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中的（暗电流）很小，当受到光照时，半导体材料电导率增加，，电阻减小，其阻值随光照强度而减小，。光敏电阻作为光电式传感器的一种，它具有灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小，重量轻，机械强度高，耐冲击，耐震动，抗过载能力强和寿命长等优点，所以选择光敏电阻采集光照信号，把不同的光照强度转化为不同的电阻值。把光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转化为不同的电压值。把对光电信号的处理转化为对电压信号的处理。

AD0804（信号处理部分）

AD0804是一只具有20引脚8位CMOS连续近似的A/D转换器，将光敏电阻采集到的电压模拟量信号转换成数字量的信号。

AT89C51(数据处理部分)

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除的只读存储低电压高性能的CMOS8位微处理器，在本次课题中，AT89C51将AD0804转换出来的数字信号进行处理，处理完成将电压通过显示器显示出来，AT89C51和AD0804的接线图如原理图所示。

LCD液晶显示(显示部分)

将电压信号通过显示器显示出来，距离的改变直接通过电压显示出来，电压的大小近似取决于距离的远近。

二，传感器的工作原理

光电传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的的传感器，它的敏感波长在可见光波长附件，包括红外线波长和紫外线波长。光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小，广泛用于各种控制电路，(自动照明灯控制电路、自动报警电路等)，家用电气（如电视机中的高度自动调节。照相机中的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。

光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可以加直流电压，也可以加交流电压。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减小，电路中的电流迅速增大，一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。该系统可通过光敏电阻将由于距离变化引起的光照强度变化这一非电气量转化为电压这一电气量。当距离近时，光照强，光敏电阻的阻值很小；当距离远时，光照弱，光敏电阻的阻值大。