基于单片机的光照度传感器设计毕业设计方案.doc
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1、 编 号: 审定成绩: 重庆邮电大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:基于单片机光照度传感器设计学 院 名 称 :通信与信息工程学院学 生 姓 名 :*专 业 :通信工程班 级 :学 号 :指 导 教 师 :*答辩组 负责人 :填表时间: 年 月重庆邮电大学教务处制摘 要在科学技术迅猛发呈当代,作为信息获得一种重要途径传感器技术得到广泛应用,其在各个行业中发挥着不可代替作用,同步对传感器规定与规定明显提高。传感器技术对于一种国家科学发展水平有着重大决定性作用。因而,理解并掌握各类传感器基本构造、工作原理及特性是非常重要。传感器可以以便将检测到模仿信号转化为便于运算解决数字信号,在当前社会中得到
2、了广泛运用。本设计采用光敏电阻为光传感器,光敏电阻阻值随光照强度变化而变化(入射光强,电阻减小;入射光弱,电阻增大),运用光敏电阻光照特性完毕光强检测。该设计可分为三某些:即光照检测某些、信号解决某些、光强显示某些。详细办法是将光敏电阻与一定值电阻串联接入电路,光照强度变化会引起光敏电阻阻值变化,从而影响电路电流及电压值分布,将模仿电压通过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AT89C51中进行解决,并将其通过液晶屏显示出来。本设计电路构造简朴,成本相对较低,通过对光敏电阻阻值变化运算解决,从而检测不同光照强度,实用性较强。【核心词】光照强度 传感器 A/D
3、转换 单片机ABSTRACTWith the science and technology developing rapidly today,as a means of obtaining informationthe sensor technology got the remarkable progress,its field application is getting more and more wide. Also,its standard has being higher and higher and its demand has being more and more urgent
4、. The sensor technology has become one of the important marks of the national science and technology development level. Therefore,it is very important to understand and grasp the basic structure of all kinds of sensors. Sensors can easily transform the analog signals to digital signals which is faci
5、litate computing and its has a wide range of application in society. The project use photoconductive resistance as a sensor of light intensity,the tolerance of the photoconductive resistance changes when the light intensity changes(the incident light strong,resistance decreased;the incident light we
6、ak,resistance increased). The project can be divided into three parts:testing part,processing part and displaying part. The concrete methods is taking a photoconductive resistance and a certain value resistor in a series access circuit,the tolerance of the photoconductive resistance changes when the
7、 light intensity changes then the voltage changes. We use the ADC0832 to transform the analog signals to digital signals and using AT89C51 to processing the data through programming with Visual C,then display the result through LCD screen. The design has a simple circuit structure,relatively low cos
8、t and we can easily know the change of th light intensity through the change of the tolerance of the photoconductive resistance.【Key words】Light intensity Sensor A/D conversion Microcontroller目 录前 言 1第一章 传感器有关知识简介2第一节 传感器概述2第二节 光敏传感器3第三节 传感器发展6第二章 整体框架设计.7第一节 硬件框架设计7第二节 芯片型号选取8第三章 A/D转换原理与实现 11第一节 A
9、/D转换工作原理14第二节 ADC0832芯片简介17第四章 硬件电路与程序设计21第一节 复位电路模块设计21第二节 时钟电路模块设计22第三节 A/D转换模块设计25第四节 LCD显示模块设计27第五章 硬件仿真实验 30结 论 31致 谢32参照文献 33附 录 34 一、英文原文34 二、英文翻译39 三、硬件电路图43 四、源程序44 前 言人们通过感觉器获官得各种信息,然而对于自然规律和各种学科产业研究开发,人们自身器就力不能及了,因而传感器应运而生,重要就是为理解决这些人们自身器官所解决不了问题。一方面要精确可靠获取信息才干对其进行运算解决,传感器就可以以便解决这一问题。当代化生
10、产在一定限度上来说是建立在传感器基本上,没有传感器便不能及时监控工作生产中各项参数,于是便不能及时理解各个生产线工作状态,更不能及时解决有关应急状况,因而传感器在当前社会生活中扮演着不可或缺重要角色。传感器重要作用不但体当前生产生活方面,在各个基本学科研究方面,也起着重要作用。对于许多新兴领域学科研究:例如在对上远距离宏观宇宙观测,微观上对粒子世界研究;对于千万年前天体运营演化研究,以及对及时事件瞬间反映。除此之外,传感器技术对于物质结识深化,能源开拓等新技术有着重要引导作用,为此类产业发展提供了技术上也许性。人类直接感观是没有办法获得此类信息,如果没有相应传感器技术,那么对于此领域研究将不再
11、也许。许多学科研究困难之处就在于难于有效获取相应信息,传感器浮现便解决了这和问题,打开了许多基本学科研究大门。因而,传感器技术不断创新会为某些其她领域发展打开一记扇新大门。由此不难发现,传感器技术发展对于经济社会,基本学科发展有着很大推动作用,是各行业不可缺少最基本某些。由此可见,传感器技术对于当今科技飞速发展而言,具备着不可代替作用。第一章 传感器有关简介第一节 传感器概述一、传感器定义传感器是现实生活中力、光、电、声音、温度等模仿量转换为数字量一种媒介;也可以理解为传感器是接受寻常生活中力、光、电、声音、温度等模仿量,通过相应运算解决,按照一定规律,将其转换为可参解决运算等规定数字信号一种
12、器件。它是自动检测与控制中核心某些,其功能不可代替。二、传感器特性传感器输入与输出关系,称为传感器特性,普通状况下涉及静态与动态两种。顾名思义,静态特性是指传感器输入与时间无关,即指传感器输入输出量是在被测量量处在稳定状态下进行。与之相反,输入随着时间不断变化特性称之为动态特性,它可以拟就传感器输入与输出实时变化关系。普通来说,可以用微分方程式来描述这种关系,当微分方程中只有零阶方程不为零时,便可得到其静态特性,因而传感器静特性是其动特性一种特例。除此之外,使用条件、使用环境、使用规定等也可作为传感器特性描述。 三、传感器构成普通来说,传感器重要由敏感元件,传感元件和其她辅助元件构成。构成一种
13、完整传感器系统还涉及信号调节与转换电路、辅助电源等某些,如图1.1所示图1.1 传感器构成敏感元件:直接接触被测量量器件,并可以将外界模仿量按照一定规律进行转换。转换元件:负责接受敏感元件输出,并将其转换成相应电路参数。转换电路:将转换元件输出电路参数进行运算解决,转换成数字量输出。 第二节 光敏传感器一、 光照强度有关知识光照强度:是指光照强弱,它以单位面积上所能接受可见光能量来量度。简称为照度,单位为勒克斯(Lux或Lx)。被光线均匀照射物体,在1平方米上得到光通量是1流明时,此时照度是1勒克斯。流明为光通量单位。二、光敏传感器定义光敏传感器是指可将光信号转换为电信号一类元件总称,其第三波
14、长在可见光波长区间内,涉及红外线波长和紫外线波长,通过检测光照强度不同从而输出不同电信号,从而达到光信号与电信号之间转化。光敏传感器种类繁多,当前应当比较广泛涉及:光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管等。三、光敏电阻构造与原理光敏电阻器工作原理是内光电效应,它是运用光电效应制作而成一类特殊电阻,其阻值随入射光强度变化而变化:入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。光敏电阻符号如图1.2所示。图1.2 光敏电阻符号在无光状况下,光敏电阻阻值很高普通在1 M以上;有光线射入时,当光子能量不不大于其半导体材料导通能量,则半导体材料中电子吸取一种光子能量便成为导体,光照强度越大,则进入光子数量越多
15、,于是半导体中电子变为可导体数量就越多,导电能力就越好,即光敏电阻阻值就越小。光照消失后,由光子激发空穴对逐渐复合,光敏电阻便恢复其不可导状态,阻值急剧增大。光电特性是指在光敏电阻两级电压固定不变时,光照度与电阻及电流间关系。光电特性曲线如图1.3所示:图1.3 光敏电阻特性曲线四、光敏传感器应用光敏传感器阻值随着光照强度变化而变化,因而光照强度这一比较抽象而难以测量物理量可以通过光敏传感器进行简朴有效测量,因而感光特性,在当代社会中有着广泛应用。例如光开关是最简朴一种例子了,其原理是运用感光元件,对光线进行只收,将光信号转换成电流信号,通过电路放大,变成电压开关电平信号,运用此原理制成声光控
16、开关在人们寻常生活中屡见不鲜,其重要工作原理如图1.4所示:声音信号MIC电子开关与非门控制电路光敏电阻整流电路延时电路图1.4 声光控开关原理框图声控电路它是用声音控制电路设备,其作用是把送入声波转换为电信号,从而用这种信号去控制所需要电器设备。惯用电路有:小信号放大电路、声波控制电路等。而惯用声控电路使用是声波控制电路为重要声控电路某些。光控电路它是用外来光源来控制电路设备。其作用是把外来送入光源转换电信号,从而用这种信号去控制所需要电器设备。惯用电路有:发光器件电路、光敏器件电路和光电显示屏件电路。而惯用光控电路使用光敏器件电路为重要光控电路某些。除此之外,光开关还广泛用于自动化控制,如
17、火焰探测器,民用光控照明灯电路等。光电传感器应用实例诸多,还如照相机CCD传感器、基于光敏传感器照度计,光敏电阻某些应用。 第三节 传感器发展传感器发展对各行业有着巨大推动与增进作用,在科技为主导当代社会显得尤为重要。传感器运用范畴很广,因而所涉及到知识也很广,与各个学科领域发展均有密切关系。此外近年来,IT行业飞速发展,使得传感器技术规定越来越高,工业自动化限度也越来越高,传感器也逐渐发挥出越来越大作用。由此可见,传感器发展重要朝着如下几种方向进行: 1、高精度传感器精度直接影响着测控精度,因而要提高测控精度,必要先提高传感器精度。例如医学上对疾病检测,军事上对于火箭发动机燃烧室压力测量等都
18、规定相称高精度,若精度达不到相应规定,会产生难以预计后果。因而为满足测量需要,必要要研制出相应高精度传感器。2、小型化诸多场合要对传感器大小尺寸有严格规定,其尺寸要尽量小才干达到规定。在医学中测量血压与血小板含量测量,以及物理学中对于风洞压力测量等等均规定其尺寸要尽量小。为了适应这一规定,压阻传感器应运而生,使压力传感器在小型化方面获得重大进展。3、数字化传感器最后目是实现信号数字化,便于运算解决,因而数字化显得尤为重要,数字化传感器可直接与计算机相联,对于外界信息进行数字化运算解决。4. 智能化智能化是传感器发展必然趋势,它不但可以达到检测信息功能,并可对信息进行有效运算解决,是传感器发展史
19、上一次质飞越,使实现人功智能成为了也许,在宇宙航天、医学等方面发挥了重要作用。传感器研究与发展已成为各个行业发展迈进先驱动力学科,各国对其注重限度日益增长。第二章 有关芯片知识简介第一节 整体框架设计本设计重要实现了对光照强度检测功能,其功能模块重要涉及如下三个:光照强度检测模块、信息解决模块和显示模块。其整体设计思路如下图2.1所示:3光敏电阻AD转换信号解决LED显示图2.1 整体设计框图电源电路重要作用是为整个电路工作运营提供能源,使电路可以正常运营。普通人们寻常生活用到电路有:半波整流、全波整流和桥式整流电路等。本设计采用USB供电,可减少设计难度以及增长其实用性。光控电路它是用外来光
20、源来控制电路设备。其作用是把外来送入光源转换电信号,从而用这种信号去控制所需要电器设备。惯用电路有:发光器件电路、光敏器件电路和光电显示屏件电路。而惯用光控电路使用光敏器件电路为重要光控电路某些。光敏电阻用来感应入射光强度变化,将光敏电阻与一定值电阻串联接入电路,当外界光照强度发生变化时引起光敏电阻值变化,从而影响其与定值电阻分压状况,因而电路中各点电压值就会发生变化,用AD转化芯片检测电路中电压变化从而可推测出入射光强度变化。A/D转换电路用来进行模仿信号向数字信号转换,便于数据运算解决,可选用芯片范畴较广,本设计选用ADC0832芯片作为A/D转换芯片,此模块将测量到信号进行A/D转换后将
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