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基于光敏传感器设计一个光敏自动开关设计说明书班级：机电102小组：第13小组陈道斌邓远锋王笑雪张文李富发周长剑韦斌斌目录1、设计任务………………………………………………………………1.1技术要求………………………………………………………………1.2设计方案………………………………………………………………2、实验设备………………………………………………………………3、实验原理………………………………………………………………1.光敏传感器基本原理……………………………………………2.数据采集卡使用方法………………………………………………4、程序图………………………………………………………………5、设计用途…………………………………………………………1设计任务1.1技术要求1.熟悉光敏传感器基本原理、操作界面的各个按钮的作用；2.利用labview、数据采集卡和光敏传感器设计一个光敏自动开关装置，根据实际光线自动接通或者关闭继电器。当光线亮度超过或者低于某个阀值时，通过labview控制继电器实现相应动作，并在labview记录动作状态和驱动外部报警嗡鸣器和闪烁labview程序界面上指示灯；3．熟悉各程序结构及其实现原理；4.编写设计与实现过程文档，总结实验，写出心得体会，并现场演示和答辩。1.2设计方案基于光敏传感器设计一个光敏自动开关设计包括以下三个步骤：1)按照实际任务的要求，确定光敏传感器的用途。2)按照实验原理想好设计思路，并且完成电路图及程序，然后在前面板和程序流程图中实现。3)完成电路设计，运行程序并且检查，直至无误后观察仿真结果并且分心。2实验设备1.USB型数据采集卡1张；2.PC机1台；3.labview软件1套；4.光敏传感器1个；5.继电器若干；6.发光二极管1个；7.导线若干。3实验原理（一）光敏传感器基本原理光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。敏传感器采用防静电袋封装。在使用的过程中应该避免在潮湿的环境中使用，还应该注意表面的损伤和污染程度，应该它们均会影响光电流。光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。对于远程的照明灯具，如街灯、庭院灯、草坪灯等都可经济而简单的实现节能自动控制。光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。它一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。本实验所用光敏传感模块如图1所示，采用灵敏型光敏电阻传感器，工作电压为3.3V-5V，通过可调电位器可调节检测光线亮度，有3个引脚组成，分别是工作电压输入端、接地端和电平信号输出引脚（DO）。该模块采用比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA。实验所用的光敏传感模块对环境光线最敏感，壳用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等；模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平；DO输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；DO输出端可以直接驱动继电器，由此可以组成一个光控开关。图1本实验所用烟雾度传感模块（二）数据采集卡使用方法1.创建设备。在labview里面，若要与硬件设备打交道，那么就必须通过设备驱动打开设备。数据采集卡创建设备是通过调用采集卡驱动提供的DLL来实现。LABVIEW中调用DLL的方法是，进入函数选板-互联接口-库与可执行程序，然后把调用库函数节点拖入程序框图中，如图所示图1所示。此时，在没有配置任何参数下，该库函数节点是空的，因此需要对该节点配置之后方可使用。配制方法是双击该库函数节点，弹出如图2所示对话框。然后，在库名/路径右边点击浏览文件按钮，找到对应的DLL路径，接着在函数名下拉框那里选择函数名称。由于有些函数需要参数才能运行，因此还要配置函数参数。配置函数参数方法是选择库函数节点配置对话框中的参数标签，如图3所示。函数参数以及参数类型可以从库文档里面查阅，然后根据函数返回值类型、参数类型及参数个数，设置参数个数及类型和返回值类型。采集卡创建设备框图程序如图4所示，其中该库函数节点根据输入的设备ID，打开设备，并返回设备句柄（设备在内存中的映射地址），以后所有与设备打交道都是与操作这个句柄。图1调用库函数节点图2库函数节点配置对话框图3库函数节点参数配置图4采集卡创建设备框图程序2.初始化设备。有些设备必须经过初始化之后方可调用，初始化方法是调用设备驱动库提供的初始化函数来实现，这与创建设备时调用库函数类似，也是将库函数节点拖入程序框图、选择库路径、选择函数、配置函数返回值类型和配置函数参数来实现。初始化过程如图5、图6和图7所示。图5配置采集卡初始化函数图6配置采集卡初始化函数参数图7采集卡初始化框图程序3.读取数据。读取数据采集卡数据的方法与初始化设备类似，也是通过调用设备驱动所提供的库函数来实现。唯独不同的是，为了连续进行数据分析，需要不断地读取采集卡的数据。不间断读取采集卡数据主要有两种方法，一种是通过轮询方式进行，亦即通过循环（while循环等）方式来实现；另一种是通过事件驱动来实现。循环读取数据框图如图8所示。图中，传入循环框的两根线，表示从外部传入的参数，这里分别是设备句柄和接收数据的缓冲区（一个一维数组）。数据在缓冲区中的存放格式，请查阅数据采集说明书中《数据格式、排放顺序及换算关系》一节。在读取数据之后，数据将被存储在缓冲区中，由于数据缓冲区是一个数组，因此需要提取数组中的元素，才能进行数据处理。提取数组方法如图9所示，该函数位于函数选板-编程-数组-抽取一维数组中。图8循环读取数据采集卡框图程序图9抽取一维数组节点截图4.关闭设备。在使用设备之后，必须关闭设备，避免内存泄露等副作用。在labview里面，关闭数据采集卡与打开设备时类似，也是通过驱动所提供的库函数实现，只需在配置库函数节点时选择USB5935_ReleaseDevice函数，参数为设备句柄，如图10、图11和图12所示。图10配置释放数据采集卡函数图11配置释放函数参数图12释放数据采集卡框图程序4程序图以下为实际效果图5设计用途这是一种由光照控制的开关，它可以广泛用于学校、工厂、街道灯场合。可以在学校的走廊，厕所等地方安装本装置，白天光照好，灯不会亮。到了晚上灯自动为行人照明，这样就可以避免很多浪费，节约很多资源。本设计具有工作可靠、制作简单等优点。