阳光强度测量显示电路.docx

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阳光强度测量显示电路

福建电力职业技术学院

课程设计

课程名称：

传感器与检测技术课设

题目：

阳光强度测量显示电路

专业班次：

10（三）检测1班

姓名：

学号：

指导教师：

学期：

2011-2012学年第二学期

日期：

2012.2.13-2012.2.20

摘要

阳光强度测量显示电路：

该测试仪以AT89S52单片机为核心，外接温湿度传感器SHTll、照度传感器TSL2561、四位共阴数码管、RS485总线通信接口以及显示切换按键。

单片机上电工作后，对当前温度、湿度、光强度进行实时测量，通过按键切换将测得的3种参数通过LED数码管进行轮流显示；此外，还可以通过RS485总线与PC机进行通信，将参数值传送到上位机，以达到远程监测的目的。

封面不能有页眉页脚，页眉最好居中，摘要中文字为什么要加粗了，貌似上次有讲过了，怎么没改

关键词：

AT89S52单片机、外接温湿度传感器SHTll、照度传感器TSL2561

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第一章设计任务

1.1设计要求

光照强度测试显示电路设计使用光敏电阻、光敏三极管、光敏二极管传感器（任选一种），设计传感器放大电路，将太阳的强弱转变为电信号，并将强度值显示出来。

1.2设计提示

设计开始先查阅资料，如元器件资料，方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时注意按照国标显示，并有相应的手动校正电路。

其中运用到了许多基本知识，如：

电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。

第二章检测系统设计

2.1主要思路：

图2.1.1主流程

将光敏三极管接入电路，受光照度不同时光敏三极管的集电极电流发生相应的变化，将采集的信号接入运算放大电路，再输入到ADC转换器，将模拟信号转换成数字信号输入单片机中，通过数码显示器显示出在不同光照强度下电路电压的变化值。

光敏三极管和普通三极管的结构相类似。

不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通二极管。

图应居中，图标题呢？

2.2原理图

图2.2.1单片机最小系统

5V电源：

给系统供电。

复位电路：

程序跑飞时复位电路可以使程序从新执行，相当于电脑的重启。

晶振：

给单片机运行提供时钟。

比如电脑的2.2GHz频率。

EA接高电平：

表示运行内部程序存储器下载的程序。

P0口接排阻：

P0口开漏结构，使用时一般接排阻拉高电平。

图2.2.2信号采集及放大电路

图2.2.3数码管显示电路

分类：

有共阴极和共阳极两种。

显示原理：

使某些段点亮而另一些段不亮就可以显示0---9，A---F等字型。

使某段点亮必须具备2个条件：

①　共阴极管的公共端接地和共阳极管的公共端接电源。

②　共阴极管的控制端接电源和共阳极管的控制端接地。

2.3器件的选择与参数的计算

2.3.1传感器选择

要测光强度，可以使用光敏电阻，光敏二极管或者光敏三极管来实现。

在此我选择了光敏三极管传感器。

当具有光敏特性的PN结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。

不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。

2.3.2AD转换

ADC8032是一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，模拟电压输入一般为0~5V之间，芯片转换时间仅为32us，具有双输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。

图2.3.2.1A/D转换器

引脚功能说明：

CS-：

片选使能，低电平

CH0：

模拟输入通道0

CH1：

模拟输入通道1

GND：

0电位VCC：

电源输入

DI：

数据信号输入，选择通道控制

DO：

数据信号输出，转换数据输出

CLK：

芯片时钟输入

图2.3.2.2逐次比较型A/D转换器框图

逐次逼近ADC包括n位逐次比较型A/D转换器如图2.3.1所示。

它由控制逻辑电路、时序产生器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。

图2.3.2.3AD转换

电路对共模信号几乎没有放大作用，共模电压增益接近于零。

由于在电路中Ra=Rc，R5=R7，R6=R8,所以两级差模总增益可以推导为：

通常第一级的增益比较高，第二级的增益为1至2倍。

这里，第一级选择为100倍，第二级选择为1倍。

取R5=R6=R7=R8=10K。

则

。

先定Rb=1K，由上式可得Ra=49.5K，取其标称值51K。

另外，R3，R4一般不超过1/2的Rb。

这里，取值为510，用于保护运放输入级。

2.4主要元件

以下是本课程设计，所需要的元件，如下表：

表2.4.1元器件

器件

个数

型号

光敏三极管

1

NPN-PHOTO

电阻

1

4.1k

4

100

6

10k

运算放大器

1

OP07

A/D转换器

1

ADC0832

数码显示器

4

AMBERCA

单片机

1

AT89C52

三极管

4

PNP

第三章程序应用图

3.1主程序3.2中断流程图

图3.1主程序流程图图3.2中断流程图

第四章总结

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，这样可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。

其中运用到了我们所学许多基本知识，如：

电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，单片机应用，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。

由其在进行推算参数的过程中，我遇到了很多问题。

根本不知道应该如何入手，后来经过同学的帮助，我慢慢的有所掌握。

因此每个团队各个成员之间的协助是很重要的。

这次的课程设计，最终达到了预期的目的，一方面我对所学知识有了实际的理解，另一方面对Protel及Visio的运用，更加熟练了。

同时，课程设计是我们对所学知识的学以致用的一个初级阶段，为理论知识在以后实际工程中的应用打好了基础。

总而言之，我们经过借鉴比较，终于为本次光照强度测量显示电路课设做出来。

明白了：

一切尽在不言中，没有什么不可能。

参考文献

[1]孙圣和,王廷云,徐影.光纤测量与传感技术[M].哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社,2007:

184-187.

[2]张毅刚.单片机原理与应用设计（普通高等教育十一五国家级规划教材）.电子工业出版社，2008年.

[3]徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用．第1版[M]．北京：

北京邮电大学出版社，2007

时间

设计任务

完成情况

教师签名

指导教师意见及成绩评定

对学生设计过程、设计质量的评分依据

总评成绩

指导教师（签名）：

年月日

教研室及系审定意见

教研室主任（签名）：

年月日

（系公章）