高精度照度计的设计

发布时间：2017-04-19 21:26

  本文关键词：高精度照度计的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在建筑、影视和医疗卫生等行业中，照度的测量是很常见的，而且要求测量的精度很高。本文设计了一种具有自动量程转换功能、测量精度高、成本低的数显照度计。 本系统是以单片机AT89C51为核心部件的测量系统，它包括信号采集、信号放大、A／D转换、液晶显示、键盘和RS-232通信接口部分。 首先，本文选用了光谱响应范围宽，，响应时间短，光电转换效率高、PN结面积大的的硅光电池作为照度计的光电转换的探头，并把它做成一个单独的光探头，并加了V(λ)滤光器和余弦修正器，与机身分离，更加适应余弦定律，提高了测量的精度和范围。其次，本文重点做了以下工作：(1)光电转换前置放大电路的设计：为了提高照度计的测量准确度，确保光电间的线性关系，本设计把运算放大器接成电流电压变换器的形式，一方面可得到零负载效应；另一方面，短路电流通过反馈电阻变成电压量，实际效果相当于流过一个负载电阻形成的压降。(2)自动量程转换电路的设计：由于可见光照射硅光电池时产生的光电流范围太大，为了保证A／D转换的精度。本设计选用通道电阻很小的MAXIM公司生产的4602模拟开关来实现量程之间的切换，量程切换由单片机控制。(3)显示电路的设计：本系统选用TC1602A液晶显示模块，液显不影响照度值的测量而LED显示时本身要发光对照度的测量有很大的影响。(4)标度变换方式的选择：本系统采用了软件控制，克服了硬件控制费用高、占用线路板面积大，被标度变换的信号不很准确，阻值受温度、湿度等环境的变化而漂移的缺点。最后，提出了影响照度计性能的抗干扰的具体方法和措施。 通过实验测试，本系统设计合理，其测量范围、分辨率、光谱响应误差基本上达到了设计的要求。
【关键词】：硅光电池 量程转换 A/D转换 单片机
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 本课题的研究背景和意义9
• 1.2 照度计的现状和发展方向9-10
• 1.3 课题研究内容及特点10-12
• 2 照度计的工作原理12-21
• 2.1 光度学中的基本量12-13
• 2.2 照度计的工作原理13-18
• 2.2.1 照度测量的方法13-14
• 2.2.2 照度计的余弦校正14-16
• 2.2.3 照度计的定标校正16-18
• 2.3 照度计的基本特性及误差的定量表述18-21
• 2.3.1 光谱响应度18-19
• 2.3.2 温度特性19
• 2.3.3 照度计的响应值对余弦定则的偏离19-21
• 3 高精度照度计硬件系统设计21-48
• 3.1 系统硬件总体设计方案21
• 3.2 光电传感器的选型21-26
• 3.2.1 硅光电池的工作原理21-22
• 3.2.2 硅光电池的基本特性与参数22-26
• 3.3 光电转换与信号前置放大模块26-29
• 3.3.1 电路的设计26-29
• 3.3.2 运放选型29
• 3.4 自动量程转换电路29-32
• 3.4.1 设计原理29-30
• 3.4.2 工作原理及主要元器件简介30-32
• 3.5 A/D转换电路32-36
• 3.5.1 MAX1132芯片介绍32-34
• 3.5.2 MAX1132与单片机的接口34-36
• 3.6 AT89C51单片机介绍36-42
• 3.6.1 AT89C51芯片36-40
• 3.6.2 AT89C51串口工作过程40-42
• 3.7 液晶显示模块42-44
• 3.7.1 液晶模块选型42-43
• 3.7.2 液晶模块接口电路43-44
• 3.8 键盘接口电路44-45
• 3.8.1 键盘工作原理44
• 3.8.2 独立联接式非编码键盘44-45
• 3.9 串行通信接口的设计45-48
• 3.9.1 RS-232通信接口45-46
• 3.9.2 串行通信接口电路设计46-48
• 4 高精度照度计系统软件设计48-56
• 4.1 单片机程序编制的方法介绍48-49
• 4.2 软件编程的实现49-56
• 4.2.1 量程转化软件的实现方法49-50
• 4.2.2 A/D转换软件的实现方法50-52
• 4.2.3 标度变换软件的实现方法52-54
• 4.2.4 键盘中断子程序的设计54-55
• 4.2.5 串行口中断子程序的设计55-56
• 5 高精度照度计的抗干扰设计56-59
• 5.1 干扰的分类及抗干扰的几大原则56
• 5.2 系统硬件抗干扰设计56-57
• 5.3 系统软件抗干扰设计57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-62
• 附录A 照度计的总电路原理图和PCB板62-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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3 高英明;张环月;邹念育;康哲;;一种多功能照度计的设计[J];计算机系统应用;2012年03期

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7 王俊;太阳敏感器设计实现[D];浙江大学;2013年

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本文编号：317168