光强检测仪参赛论文

首届测控挑战杯参赛论文题目名称：光强检测仪参赛队员：测控技术与仪器1004班xxx1摘要：本光强检测仪用光敏电阻5506作为测试元件，用双臂电桥作为测试电路，用电压比较器驱动四个发光二极管显示光亮度强弱，用ADC0809芯片做模数转换，经单片机计算并驱动12864液晶显示准确的光亮度值。关键词：光敏电阻电压比较器ADC0809单片机Summary:Thelightdetectorwithphotoresistor5506asatestelementwithdoublebridgeasatestcircuitwithavoltagecomparatordrivesfourLEDsdisplaybrightnessintensity,usingADC0809chiptodoanalog-digitalconversion,calculatedbythemicrocontrolleranddrives12864LCDdisplayaccurateluminancevalues.Keyword:PhotoresistorVoltagecomparatorADC0809MCU21方案论证与比较...............................................................................31.1测试元件选择............................................................................31.2测试电路选择............................................................................31.3显示电路选择............................................................................32系统设计...........................................................................................32.1总体设计....................................................................................32.2电路设计....................................................................................42.2.1测试电路.............................................................................42.2.2模拟电路显示部分.............................................................43理论分析与计算...............................................................................54程序设计...........................................................................................55调试方案与测试结果........................................................................6参考文献：.............................................................................................7附录1：元器件明细表...........................................................................8附录2：电路原理图..............................................................................9附录3：程序清单................................................................................1031.方案论证与比较1.1测试元件选择测试元件有光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻，由于光敏电阻有可靠性好、灵敏度高、反应速度快、光谱特性好的优点，所以选择光敏电阻。1.2测试电路选择测试电路有直接分压式、单臂电桥、双臂电桥。双臂电桥的灵敏度比单臂电桥提高一倍，同时非线性误差比单臂电桥小，所以选择双臂电桥。1.3显示电路选择方案一：数字电路驱动数码管显示；方案二：用电压比较器驱动发光二极管显示；方案三：单片机驱动液晶屏显示；由于数字电路驱动数码管显示的电路过于复杂，容易出错，所以选择发光二极管显示和液晶屏显示。2.系统设计2.1总体设计由光敏电阻5506组成双臂电桥，形成测试电路。通过电压比较器LM324将电压分为五个档位，由发光二极管显示当前光亮度强弱。通过芯片ADC0809将模拟信号转换为数字信号，经51单片机计算，驱动12864液晶屏显示当前光亮度准确值。42.2电路设计2.2.1测试电路在光强的作用下，光敏电阻的阻值会发生变化，通过双臂电桥，通过分压作用可将对光敏电阻阻值的测量转化为电压的测量，将两臂形成的电压差，输出到下一环节。2.2.2模拟电路显示部分图a图b1412134411U1DLM324ADinputVCC1GND12KR10Res21KR5Res2R1510KGND1D4PHOTOVCC15672411U1BLM324ADinputVCC1GND1VCC1GND110KR11Res21KR7Res2R1310KD2PHOTO光敏电阻电压比较器发光二极管显示ADC0809单片机液晶显示器VCC10KR1R2光敏电阻R3光敏电阻10KR4GND1input5选择的电位器阻值为10K，做了4个比较器，图a作为比较电压为3V和4V的电压比较器，图b作为比较电压为1V和2V的电压比较器。3.理论分析与计算液晶屏显示是由ADC0809模数转换，单片机驱动显示的，若显示准确的光亮度值必须计算出光敏电阻与模数转换后数字量n的关系。如右图所示，R2、R3为光敏电阻，R1=R2=10KΩ，输出电压U1=R1−R3𝑅1+𝑅3Vcc，模数转换后数字量n=256∗R1−R3𝑅1+𝑅3，得到光敏电阻阻值R3与256+n256−n成正比，查资料得到部分光源的亮度值：太阳：1.5E+5cd/㎡日光灯：(5—10)E+1cd/㎡月光（满月）：2.5E-1cd/㎡黑白电视机荧光屏：120cd/㎡彩色电视机荧光屏：80cd/㎡最后确定光亮度的表达式L=43∗256+n256−n(n为模数转换后数字量)最后确定测量光亮度的量程为50cd/m2-1000cd/m2。4.程序设计用定时器中断INT0产生频率为500K的脉冲，作为ADC0809的CLK，当单片机记录200组数字量时取平均值，计算光亮度值，驱动VCC10KR1R2光敏电阻R3光敏电阻10KR4GND1input612864液晶屏显示。5.调试方案与测试结果调节电位器，使发光二极管显示光亮度为弱、正常、亮、很亮。本光强检测仪的发光二极管可以显示光亮度的强弱，液晶屏可以显示光亮度值。当电源电压有变化或温度变化较大时，需重新调节电位器电阻，开始启动定时器中断INT0，使其产生频率为500K的脉冲，供ADC0809使用初始化12864液晶查看单片机是否记录200组ADC0809提供的数字信号取平均值，计算出光亮度值并显示是否7改变参考电压；编写程序中计算公式的参数。参考文献：谭浩强﹒C程序设计﹒清华大学出版社严忠豪﹒非电量电测技术﹒机械工业出版社8附录1元器件明细表元器件数量光敏电阻550621.2K电阻42K电阻210K电阻410K可调电阻4发光二极管4LM3241ADC08091单片机系统板112864液晶19附录2电路原理图VCC5VV1VCC10KR1R2光敏电阻R3光敏电阻10KR4GND12311411U1ALM324AD5672411U1BLM324AD1412134411U1DLM324AD81093411U1CLM324AD5VV3GND1VCC1inputinputinputinputinputVCC1VCC1VCC1VCC1GND1GND1GND1GND110KR9Res210KR11Res22KR12Res22KR10Res21KR6Res21KR7Res21KR8Res21KR5Res2D1PHOTOR1610KVCC1GND1R1310KVCC1GND1R1410KGND1VCC1R1510KVCC1GND1D2PHOTOD3PHOTOD4PHOTO10附录3程序清单#includereg52.h#includeintrins.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitrs=P2^4;sbitrw=P2^5;sbitE=P2^6;sbitpsb=P2^7;sbitcp=P2^0;sbitST=P3^0;sbitOE=P3^1;sbitEOC=P3^2;uchartable[]=亮度值：;uchartable1[]=cd/m^2;uchartable2[]={0,0,0,0};uchartable3[]=Overrange;uchartable4[]=onwork;uinta1,b1;timer0()interrupt1using1{TH0=255;TL0=250;cp=!cp;}voidwrite_12864com(ucharcom);voidwrite_12864dat(uchardat);voidinitinal(void);voiddisplay(void);voiddisplay1(void);voiddisplay2(void);voiddisplay3(void);voiddisplay4(void);voiddelay_50us(uintt){ucharj;for(;t0;t--)for(j=19;j0;j--);}voiddelay_50ms(uintt){ucharj;for(;t0;t--)for(j=6245;j0;j--);11}main(){TMOD=0x01;TH0=255;TL0=250;EA=1;ET0=1;TR0=1;cp=1;a1=0;b1=0;initinal();display();table2[0]=48;table2[1]=48;table2[2]=48;table2[3]=49;display2();display1();ST=0;while(1){ST=1;ST=0;while(EOC==0)OE=1;b1=P1+b1;OE=0;a1++;if(a1==200){b1=b1/200;if(b110||b1235){table2[3]=63;table2[2]=63;table2[1]=63;table2[0]=63;display2();display3();}else{12b1=(b1+254)*43/(254-b1);table2[3]=b1%10+48;table2[2]=b1%100/10+48;table2[1]=b1%1000/100+48;table2[0]=b1/1000+48;display2();display4();}b1=0;a1=0;}}}voidwrite_12864com(ucharcom){rw=0;rs=0;delay_50us(1);