河海大学计算机及信息工程学院（常州）课程设计报告
题目基于Po188光照采集装置
专业通信工程
授课班号 270401 学生姓名周亚彬
指导教师姚澄
完成时间 2011年07月05日
目录
前言 (2)
第一章系统设计 (3)
第一节课题目标及总体方案 (3)
第二节系统各功能模块的实现 (4)
2.1 MCU核心控制模块的实现 (4)
2.1.1 MCU核心控制单元的选定........................................................... .. (4)
2.1.2 MCU控制I/O口资源分配 (5)
2.1.3 MCU软件开发平台............................................................. ........ (5)
2.2 电源模块 (7)
2.3光照度检测模块.............................................................. .. (7)
2.4无线收发模块............................................................................. ... .. . (8)
2.5液晶显示模块............................................................................. ... .. . (8)
第二章实验（测试）结果及讨论 (9)
第一节课程设计前期准备.................................................................... . (9)
第二节作品照片 (10)
第三章结论 (11)
心得体会 (13)
参考文献 (14)
附录 (15)
一、源程序 (15)
二、PCB (29)
前言
光在日常生活中是不可或缺的物理量之一。而光污染已经成为继废水污染、大气污染、噪声污染、固体废物污染后的第五大污染，是21世纪直接影响人类健康的又一环境杀手。在城市中，光污染随处可见。目前，人们对光污染这一隐形杀手了解的还不够，防范措施还不够。相对于此，本文设计并研发了无线检测光照度系统。
光照度，衡量光强度的物理量之一。通过实时的检测环境中的光通量的大小来达到及时了解环境中光的强度的变化。并能够及时的告知环境中的光照是否达到光污染的等级。
光照采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。本设计就是基于Po188光敏传感器件而设计的光照度检测系统
第一章系统设计
第一节课题目标及总体方案
新型光照传感器的种类繁多，本次课程设计采用模拟光照传感器PO188，与各种微处理器的I/O接口相连接，组成自动光照检测系统。
本课题的完整设计目标为：从机利用PO188采集光照信息并将该信息反馈给单片机，单片机通过液晶显示采集到的光照值并将该值信息通过XL905无线发送给主机，主机将光照值信息通过液晶显示。其总体方案设计如图1所示：
图1. 无线温度检测装置系统框图
在课题设计过程中，将本系统分为硬件和软件部分两个部分，其中硬件部分分为以下几个模块：MCU核心控制单元、电源模块、液晶显示模块和NRF无线收发模块；软件部分为MCU软件开发平台和相关程序编写。硬件部分需要利用Protel99se画出原理图和PC，软件部分需要利用KeiluVision2作为程序编辑环境。下载程序时使用STC89C51处理器ISP程序下载器。
第二节系统各功能模块的实现
2.1 MCU核心控制模块的实现
2.1.1 MCU核心控制单元的选定
在本课题研究中MCU核心控制器采用宏晶公司的40引脚STC89C52RC系列单片机实现，封装及引脚功能如图2.所示：
图2. MCU核心控制器STC89C52RC封装及其引脚功能图所选用的40引脚STC89C52RC单片机具有以下特性:
1.高速：6T单片机；增强型8051内核，工作频率：0-40MHZ，比普通8051单片机快2倍以上；宽电压5.5-3.4V，低功耗设计：空闲模式(可由任意一个中断唤醒)，掉电模式(可由外部中断唤醒)。
2.8通道，8bit高速ADC；8K10万次以上Flash程序存储器；1280SRAM数据存储器；芯片内擦写次数10万次以上EEPROM功能。
3.无需编程器/仿真器；兼容8051串口。
4.可设置成4种模式的36个通用I/O口。
2.1.2 MCU控制I/O口资源分配
下表1.即为对40引脚STC89C52RC单片机I/O口的资源分配表：
I/O口接口控制分配
P0.0-P0.7 LCD8路数据data接口
P2.0-P2.5 NRF24L01SPI和控制接口
P3.4-P3.5 LCD控制接口
P3.6 DS18B20控制口
表1. I/O口的资源分配表
2.1.3 MCU软件开发平台
虽然STC系列单片机没有专门的程序开发环境，但STC单片机采用的CPU 内核是8051。任何支持8051的如KeilC51、IAR和Medwin等编译器/汇编器都可以支持STC系列单片机的开发。
在课题研究中国，使用了KeiluVision2作为程序编辑环境如图3.所示。
图3. STC89C51处理器KeiluVision2程序编辑、编译环境在KeiluVision2开发环境下对程序进行编辑编译后，使用STC公司提供的STC-ISP程序下载器将编译好的十六进制代码(.HEX)文件通过RS232接口下载到单片机即可，下载器操作界面如图4.所示。
图4. STC89C51处理器ISP 程序下载器
2.2 电源模块
本设计方案采用7.2V 电池给LM117-5稳压芯片产生+5V 直流稳压电源为单片机、PO188芯片供电,采用LM117-3.3为XL905、Nokia5110液晶提供3.3V 稳压电源。该部分电路如图5所示：
图5. 电源部分电路图
2.3光照度检测模块
采用集成式光电传感器PO188，由于具有结构简单，外接电路简单，可用AD 转换芯片对其进行数据采集，并且具有体积小，转换快等优点。该部分电路如图6.所示：
图6.光照度采集模块
2.4无线收发模块
本课题研究中采用XL905实现主机和从机之间通信，该芯片具有以下功能：1.增强型 ShockBurst ；2.自动应答及自动重发功能；3.地址及CRC 检验功能；4.宽工作电压输入。该部分电路如图7.所示：
图7.NRF24L01无线收发模块
2.5液晶显示模块
本课题采用Nokia 5110液晶作为整个系统的显示模块。可以显示84*48点，
能显示3行中文，每行7个汉字(使用新的显示方法，可以显示4行中文)。使用PCD8544驱动芯片。串口速率达到4Mbit/S
。并且其价格便宜，性价比较高。编
程方便。该部分电路如图8.所示：
图8.Nokia5110液晶显示模块
第二章实验（测试）结果及讨论
第一节课程设计前期准备
周三下午两点在图书馆一起研究、分析课程设计的题目。通过参考相关方面的书籍以及查阅网络资源，将本次课程设计的重点集中在软硬件结合上，因为这样不仅能够提高动手能力，培养综合素质，而且也为以后的毕业设计打下坚实的基础。进而确定课题为基于PO188光照度检测装置，在确定了课题之后，进行了合理有序的分工，各司其职，以保证每一个小组成员都能通过这次课设学到知识，达到课设的要求。然后展开了各项的准备工作。有人负责收集准备相应文献资料，有人负责元器件的购买，各个模块之间的关系等。经过了近一天的准备工作，大家怀着激动的心情正式开始了这次的课设之旅。
第二节作品照片
经过反复调试最终，本系统实现了基本功能和要求，能够进行短距离无线收发和进行光照度采集。图9.为系统总体实物图：
图9.系统总体实物图
图10和图11分别为从机和主机实物图：
图10.从机实物图
图11.主机实物图
第三章结论
1.本课程设计的特点
在本设计中集合了MCU的高效性、PO188和XL905的高集成度和优良性能，实现了对光照度的无线采集。
2.本课程设计的主要贡献
随着科技的进步，光照检测与控制显得尤为重要，尤其在精确度上要求很高。例如在农业领域对温度的精确性要求很高，如果光照检测不准确可能会带来巨大的损失。对于本次课程设计基于MCU的光照检测系统可以通过增加新的功能，利用在各行各业。本系统以STC89C52RC单片机为核心，利用PO188光敏传感器进行光照度测量，组成一个集光照、显示为一身的闭环控制系统，并可进行短距离无线控制，系统实现功能如下：
①能对0~1000Lux范围内的各种环境光照度进行精确测量，测量精确度为0.1 Lux；
②能对所测环境进行实时显示；
3.评估结果
本系统在通电后的运行状况良好并且能够自主检测光照变化。
4.改善建议
经过反复的调试，最终实现了基于MCU的无线光照检测装置的功能，达到了本次课程设计的基本要求。反观这次设计与制作过程，对单片机及无线通信的应用有了一个初步的了解，掌握了一个基于单片机的光照检测系统的基本原理以及功能的实现。在调试中发现基于MCU的光照检测系统可以比较精确的测量环境光照。。
在此基础上可以进行如下改进：
改进一：加上报警装置，当光照超过一定范围后自动启动报警装置；
改进二：加上键盘显示电路，依靠键盘提取需要知道的物理量。
心得体会
课程设计完成了，在这个过程中我学到了很多东西。首先
通过此次课程设计，提高了动手能力以及提出问题、思考问题、解决问题的能力。加深了对单片机应用知识的理解，进一步熟悉了对Protel绘图软件的使用，掌握了编写程序的思想，能够编写部分小程序。
当然，此次课程设计令我感受颇深的是程序编写过程中的一些体会，我觉得最能考验耐心的是软硬件的调试，在程序的编写过程中，刚开始是从网上下载了相关DAC0832的参考程序，通过修改，基本格式语法上的错误已经没有，但是却无法实现我们需要的功能，经过再一次研读其芯片资料，修改了部分程序，但是却出现一个很“有趣”的现象，在液晶显示屏上显示的数据总是在乱跳，最终通过单步的运行才发现了程序中的逻辑问题。
通过这件事我发现要想编出完美的程序，一个人除了要耐心外，还要求一定要细心，程序中的一个小小错误都会酿成一个大错，这要求我们再做以后的事情中一定要沉着细心，尽量避免错误的出现。
此次课程设计让我加深了对团队观念的理解，一个优秀的团队需要团队中的每个成员都要优秀，优秀的成员共同奋斗才能够做出一件完美的作品。我认为团结协作也是我们此次课设成功的一项非常重要的保证。此次课程设计也为我以后的毕业设计做了充分的准备，让我深切的感受到理论与实际的必要性，我们一定要将课本上学到的理论知识应用到实际中。
在以后的学习生活中，我会将这种严谨的做事态度一直继续下去，我相信只要脚踏实地的做事，我们会从身边的事情中学到好多，得到好多。
参考文献
[1]康光华，陈大钦，张林．电子技术基础模拟部分(第五版)．华中科技大学
电子技术课程组，2005．
[2]刘光斌，刘冬，姚志成．单片机系统实用抗干扰技术【M】．北京：人民邮
电出版社．2003
[3]张友德，赵志英，涂时亮．单片机微型机原理、应用与实验（第五版）．复
旦大学出版社
附录
一、源程序：
发送部分：
/*****************AD部分头文件*******************/
#ifndef __AD_H__
#define __AD_H__
sbit acc0=ACC^0;
sbit acc1=ACC^1;
sbit ADC0832_CLK=P2^0;
sbit ADC0832_DIO=P2^1;
sbit ADC0832_CS=P2^2;
void start()
{
ADC0832_CS=1;_nop_();
ADC0832_CLK=0;_nop_();
ADC0832_CS=0;_nop_();
ADC0832_DIO=1;_nop_();
ADC0832_CLK=1;_nop_();
ADC0832_DIO=0;
ADC0832_CLK=0;_nop_(); //转换启动位，在第一个下降沿时DI端应为1 }
uchar adc_read(uchar mode)
{
uchar i;
start();//启动转换开始
ACC=mode;
ADC0832_DIO=acc1;//输出控制位1
ADC0832_CLK=1;
_nop_();
ADC0832_DIO=0;
ADC0832_CLK=0;
ADC0832_DIO=acc0;//输出控制位1
ADC0832_CLK=1;
_nop_();
ADC0832_DIO=1;
ADC0832_CLK=0;//到此clk输出了三个脉冲，输入模式和通道号已经选择
ADC0832_CLK=1;
ACC=0;
for(i=8;i>0;i--)
{
ADC0832_CLK=0;
ACC=ACC<<1;
acc0=ADC0832_DIO;
ADC0832_CLK=1;
}
ADC0832_CS=1;
return(ACC);
}
float Data_Trans() //将数据转换为电压值
{
float DTrans;//存储转换的数据
DTrans=adc_read(0x02);
DTrans=(DTrans*5.0)/256.0; //实际的电压值
DTrans=(DTrans/330.0)*1000.0; //实际的电流值 x mA
return DTrans;
}
float DTrans_To_Lux() //将数据转化成光强度
{
float Lux_Value;
float Lux_Value_Real;
Lux_Value=Data_Trans();
if(Lux_Value>=2.0)
Lux_Value_Real=800.0+(Lux_Value-2.0)*666.7;
if(Lux_Value>=1.5&&Lux_Value<2.0)
Lux_Value_Real=500.0+(Lux_Value-1.5)*600.0;
if((Lux_Value)>=1.1&&(Lux_Value<1.5))
Lux_Value_Real=300.0+(Lux_Value-1.1)*500.0;
if((Lux_Value)>=0.5&&(Lux_Value<1.1))
Lux_Value_Real=100.0+(Lux_Value-0.5)*333.3;
if(Lux_Value<0.5)
Lux_Value_Real=Lux_Value*200.0;
Lux_Value_Real=Lux_Value_Real*10.0;//提取出小数点后一位
return Lux_Value_Real;
}
#endif
/*****************延时函数部分头文件*******************/
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
void delay_1ms(void) //1ms延时函数
{
uchar i;
for(i=0;i<50;i++);
}
void long_delay(void) //1ms延时函数
{
uchar i;
for(i=0;i<100;i++)
delay_1ms();
}
#endif
/*****************LCD部分头文件*******************/
#ifndef __LCD_H__
#define __LCD_H__
#include
#include
sbit res = P3^7; //复位,0复位
sbit sce = P3^6; //片选
sbit dc = P3^5; //1写数据，0写指令
sbit sdin= P3^4; //数据
sbit sclk= P3^3; //时钟
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
void LCD_write_byte(uchar dt,uchar command)//dt:写入的数据;command:写数据/命令选择
{
uchar i;
sce=0;
dc=command;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(dt&0x80)
sdin=1;
else
sdin=0;
dt=dt<<1;
sclk=0;
sclk=1;
}
dc=1;
sce=1;
sdin=1;
}
void LCD_init(void) //初始化
{
res=0;
delay_1ms();
res=1;
LCD_write_byte(0x21,0);//初始化Lcd,功能设定使用扩充指令
LCD_write_byte(0xC0,0);//设定液晶偏置电压
LCD_write_byte(0x06,0);
LCD_write_byte(0x13,0);
LCD_write_byte(0x20,0);//使用基本指令
LCD_write_byte(0x0C,0);//设定显示模式，正常显示
}
void LCD_set_XY(uchar X, uchar Y)//设置坐标 X:0-83 Y:0-5
{
LCD_write_byte(0x40|Y,0);// column
LCD_write_byte(0x80|X,0);// row
}
void LCD_clear(void) //清屏
{
uchar t,k;
LCD_set_XY(0,0);
for(t=0;t<6;t++)
for(k=0;k<84;k++)
LCD_write_byte(0x00,1);
}
void LCD_write_shu(uchar row,uchar page,uchar c)//row:列 page:页 dd:字符
{
uchar i;
LCD_set_XY(row*8, page);// 列，页
for(i=0;i<8;i++)
LCD_write_byte(shuzi[c*16+i],1);
LCD_set_XY(row*8, page+1);// 列，页
for(i=8; i<16;i++)
LCD_write_byte(shuzi[c*16+i],1);
}
void LCD_write_hanzi(uchar row, uchar page,uchar c) //row:列 page:页 dd:字符
{
uchar i;
LCD_set_XY(row*8, page);// 列，页
for(i=0; i<16;i++)
{
LCD_write_byte(hanzi[c*32+i],1);
}
LCD_set_XY(row*8, page+1);// 列，页
for(i=16; i<32;i++)
{
LCD_write_byte(hanzi[c*32+i],1);
}
}
#endif
/*****************LCD部分字库头文件*******************/
#ifndef __ZIKU_H__
#define __ZIKU_H__
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code shuzi[]={
// 0 0
0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10 ,0x0F,0x00,
// 1 1
0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20 ,0x00,0x00,
// 2 2
0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21 ,0x30,0x00,
0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11 ,0x0E,0x00,
// 4 4
0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F ,0x24,0x00,
// 5 5
0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11 ,0x0E,0x00,
// 6 6
0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11 ,0x0E,0x00,
// 7 7
0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00 ,0x00,0x00,
// 8 8
0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22 ,0x1C,0x00,
// 9 9
0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11 ,0x0F,0x00,
// : 10
0x00,0x00,0x00,0xC0,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x30,0x00 ,0x00,0x00,
// . 11
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x30,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,
// l 12
0x00,0x08,0x08,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20 ,0x00,0x00,
// u 13
0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x1F,0x20,0x20,0x20,0x10 ,0x3F,0x20,
// x 14
0x00,0x80,0x80,0x00,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x20,0x31,0x2E,0x0E,0x31 ,0x20,0x00,
};
uchar code hanzi[] =
{
// 光 0
0x00,0x40,0x42,0x44,0x5C,0xC8,0x40,0x7F,0x40,0xC0,0x50,0x4E,0x44,0x60 ,0x40,0x00,
0x00,0x80,0x40,0x20,0x18,0x07,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x40,0x40,0x40,0x40 ,0x78,0x00,
检测装置 我们这里讲的检测装置是指用在数控机床上的位置检测装置。它们通常安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，不断地将工作台的位移量检测出来并反馈给控制系统。大量事实证明，对于设计完善的高精度数控机床，它的加工精度和定位精度将主要取决于检测装置。因此，精密检测装置是高精度数控机床的重要保证。一般来说，数控机床上使用的检测装置应该满足以下要求： (1) 工作可靠，抗干扰性强。 (2) 能满足精度和速度的要求。 (3) 使用维护方便，适合机床的工作环境。 (4) 成本低。 0.001~0.01mm/m,，分辨率为 通常，检测装置的检测精度为 0.001~0.01mm/m,能满足机床工作台以1~10m/min的速度移动。 表4-1是目前在数控机床上经常使用的检测装置。本章就其中常用的几种作以介绍。 表4-1 位置检测装置分类 §4—1旋转变压器
旋转变压器是一种常用的转角检测元件，由于它结构简单，工作可靠，且其精度能满足一般的检测要求，因此被广泛应用在数控机床上。 一、旋转变压器的结构 旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，可分为定子和转子两大部分。定子和转子的铁心由铁镍软磁合金或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。它们的绕组分别嵌入各自的槽状铁心内。定子绕组通过固定在壳体上的接线柱直接引出。转子绕组有两种不同的引出方式。根据转子绕组两种不同的引出方式，旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。 图4-1是有刷式旋转变压器。它的转子绕组通过滑环和电刷直接引出，其特点是结构简单，体积小，但因电刷与滑环是机械滑动接触的，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较短。 图4-1 有刷式旋转变压器
勒克司（lux,法定符号lx）照度单位，为距离一个光强为lcd的光源，在1米处接受的照明强度，习称：烛光.米。亦即距离该光源1米处，1平方米面积接受1lm光通量时的照度。 焦耳（joule,法定符号j）能或功的基本物理单位，等于1个牛顿(N)的力作用1米距离所作的功，或消耗的能。 1焦耳=107尔格=1瓦特.秒 牛顿（Newton,法定符号N）：力的单位，使1千克的质量每秒加速1米／秒的力。 1N=105dyne(达因) 瓦（特）（watt,法定符号W）：功率的单位，单位时间（1秒）所作的功等于1焦耳时的功率 1W=1J/S; 1j=1W.s 国际单位制(SIE单位制)的光度单位 光度量几何学 名称符号单位英文名 光强度I坎德拉Candela(cd) 光照度E勒克斯Lux(lx) 光亮度L尼特Nit 光通量φ流明Lumen(lm) 与心理学关系密切的单色光单位有: 1.光强度光强度(luminous intensity)是光源在单位立体角内辐射 的光通量,以I表示,单位为坎德拉(candela,简称cd).1坎德拉表示在
单位立体角内辐射出1流明的光通量. 2.光通量光通量(luminous flus)是由光源向各个方向射出的光功 率,也即每一单位时间射出的光能量,以φ表示,单位为流明(lumen,简称lm).3.光照度光照度(illuminance)是从光源照射到单位面积上的光通 量,以E表示,照度的单位为勒克斯(Lux,简称lx). 4.反射系数人们观看物体时,总是要借助于反射光,所以要经常用到 "反射系数"的概念.反射系数(reflectance factor)是某物体表面的流 明数与入射到此表面的流明数之比,以R表示. 5.光亮度光亮度(luminance)是指一个表面的明亮程度,以L表示, 即从一个表面反射出来的光通量.不同物体对光有不同的反射系数或吸收系数.光的强度可用照在平面上的光的总量来度量,这叫入射光(inci-dent light)或照度(illuminance).若用从平面反射到眼球中的光量来度量光 的强度,这种光称为反射光(reflection light)或亮度(brightness). 例如,一般白纸大约吸收入射光量的20%,反射光量为80%;黑纸只反射入射光量的3%.所以,白纸和黑纸在亮度上差异很大. 亮度和照度的关系如图6-2(a)所示,最常用的照度单位是呎烛光(footcandle).1呎烛光是在距离标准烛光一英尺远的一平方英尺平面上 接受的光通量.如果按公制单位,则以米为标准,照度就用米烛光(metrecandle)来表示,即1米烛光是距离标准烛光一米远的一平方米面积上的照度.1米烛光等于0.0929呎烛光. 从图6-2上,我们不难理解亮度和照度之间的关系,其关系为: L=R×E [公式6-1] 式中L为亮度,R为反射系数,E为照度. 因此,当我们知道一个物体表面的反射系数及其表面的照度时,便可推 算出它的亮度.
读书学习环境的光照强度自动检测报警装置研究报告
目录 1 概述 (1) 1.1研究背景 (1) 1.2设计目标及思路 (1) 2 相关知识及原理 (1) 2.1光传感器 (2) 2.2光照度传感器的工作原理 (2) 2.3照度的概念及相关标准 (4) 3 方案设计及实现 (5) 3.1方案设计 (5) 3.2器件选型与实现 (7) 3.3使用 (7) 4 结论与展望 (8) 4.1结论 (8) 4.2展望 (8)
读书学习环境的光照强度自动检测报警装置研究报告 关键词：光照强度检测、自动报警、视力保护、用眼健康 申报学科：物理 1 概述 1.1研究背景 目前，我国中小学生花费大量时间用于完成课后作业或读书，课后学习时间主要在傍晚进行，学习环境的光照强度是否适宜，对学生的用眼健康影响很大。学生在写作业时，台灯的亮度可调，不能准确判断亮度是否适宜，或者忙于写作业，亮度问题被忽略了，经常存在光线较暗的环境下学习的情况，这样长期下去损伤视力，对学习和生活都造成很大不便。 1.2设计目标及思路 本项目研究就是为解决该问题，设计并实现一个光强自动检测装置，即“读书学习环境的光线自动检测报警装置”，该装置能够实现学习环境光强的自动检测，在光照强度不符合标准时能立即给出报警反馈，以便及时调整光照亮度，确保在健康的光照条件下学习。 围绕完成该研究目标，项目研究计划如下: 1）进行调查，看学生是否有学习环境光强的科学认知和相应检测手段，并进行需求分析。 2）学习环境的光线自动检测报警装置相关知识，并完成方案设计。 3）器件选型和采购。 4）整个装置的制作和效果实验及改善过程。 5）完成整个装置，并检验实际效果。 6）撰写研究报告。 2 相关知识及原理 本项目“读书学习环境的光线自动检测报警装置”研究的内容主要是光强检测并对检测结果通过指示灯的亮灭展示出来，涉及的物理学知识主要有电路的基本知识、光传感器的原理、照度相关标准等。下面进行梳理如下:
大用户用电信息采集终端 检测装置 使用说明书
郑州三晖电气股份有限公司 目录 1、概述 (3) 、说明 (3) 、系统组成 (3) 、产品特点 (3) 2、参考规程 (6) 3、技术指标 (7) 输出电压 (7) 输出电流 (7) 相位及对称度 (7) 输出频率 (7) 功率稳定度 (7) 4、结构组成 (8) 5、计算机软件 (9) 6、服务保证 (10) 注意事项 (10) 服务保证 (10) 联系方式 (10)
1 概述 说明 大用户用电信息采集终端检测装置（简称：检测装置）是郑州三晖电气股份有限公司研制的技术领先的用电信息采集终端检测装置，它是根据国家电网公司企业标准《Q/GDW129-2005 电力负荷管理系统通用技术条件》、《Q/GDW130-2005 电力负荷管理系统数据传输规约》、《Q/GDW373～380电力用户用电信息采集系统》、《DL/T698-2010电能信息采集与管理系统》等技术规范研制开发的测试装置，可广泛应用于对采集终端的性能测试、评估，是电力部门对终端验收的有利保障。它美观实用，可靠性高、测量准确度高、长期稳定性好、自动化程度高、测试功能齐全。 该产品同时集成计量校验和功能校验两大系统，主要实现集中器、采集器和三相电能表的现场抄表。采集终端检测装置由：程控测试电源、标准电能表、总控中心、功能测试单元、误差计算器、挂表架、二次故障模拟板、网络交换机、铝合金台体、控制计算机等部分组成。通过计算机控制能够自动完成全部的检定项目，并且能够提供完整的自动校表、功能测试、误差数据处理、存储、查询、证书打印、报表输出等整套解决方案。 系统组成 大用户采集终端检测装置部分包括96个三相电能表，2个集中器。每块采集器可以带抄读12块三相电能表的电量数据。大用户采集终端检测装置共包括2个台体，每个台体分为8排，每排12表位，背靠背放置； 程控电源：其主要功能是给采集终端提供电压和电流，电压和电流的相位、幅值、频率是可调，可以让终端或电能表产生各种状态。 标准电能表：它用于检测电压和电流，并显示电压、电流的全部电参量。 总控中心：它通过网线与计算机相连接，实现总体控制整个装置。
1.题义分析及解决方案 设计一个简易的光照强度测量仪，由光照强度产生的模拟电压信号转换为数字信号，然后转换为照度（单位是勒克斯）显示在LED上； 校准照度测量器：在一定的光强度下，产生200数字量的电压，以此对应关系（照度—电压）将其它光强度转换为勒克斯值，显示在LED上。 1.1题义需求分析 1.1.1 光照强度测量仪的概念 通过使用某测量仪来测量某光照的强度，这种仪器就称为光照强度测量仪。仪器使用时先将某待测光源直接照射在测量仪的光照接收口（实验中为光敏电阻表面），然后在测量仪的可视化界面（实验中为LED）中观察结果值。 光照强度的国际单位（SI）为勒克斯，又称米烛光。1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度，就是一勒克斯。可以标作勒［克斯］，简称勒。英为lux，简作lx。勒克斯是引出单位，由流明(lm)引出。流明则由标准单位烛光(cd)引出。 1.1.2光照强度测量仪的工作原理 测量仪主要根据光敏电阻的特性制作的。光敏电阻值随受到的光照强度的变化而变化（光照强度越大，电阻值越小）。将光敏电阻接入电路中，不同光照强度导致光敏电阻值变化，于是光敏电阻上的电压发生变化，导致电路的输出电压也相应变化。根据电压-光照度函数关系，由电压计算得到光照强度值，然后以可视化界面形式输出，供用户查看结果。 1.1.3从计算机角度解决问题 计算机通过PCI线与实验箱上的ES-PCI模块相连，充分利用实验箱上的各个模块完成，有：A3(片选)、B2(时钟)、B4(8255)、D3(光敏电阻)、G4(ADC0809)、G5(LED)以及ES-PCI。通过导线正确连接好电路。使用时光源直接照射在光敏电阻表面，结果（光照强度）显示在LED上。 1.1.4根据设计内容要求可知： 光敏电阻的特性：光敏电阻随受到的光照强度的变化电阻值发生变化，光照强度越强电阻越小，在分压电路中获得电压越低。 根据这一特性，结合光照强度和输出的模拟电压之间的关系，可以得到某一光强度下的对应的模拟电压。将模拟电压通过AD转化器转换为数字电压，以便于计算机处理。然后再将数字电压转换成光照度。 使用STAR ES598PCI单板开发机设计一个应用接口芯片作为八个七段LED 数码管的输入口，接口可以使用8255A或8279。 编写程序实现八个LED数码管显示光照度值，该值为（根据采样得到的模拟电压转换得到的）数字电压对应的光照强度。 1.2.解决问题方法及思路 1.2.1硬件部分 程序设计中用到的硬件是光敏电阻、ADC0809、8255A和七段LED数码管。 提出问题：
光照强度测试电路 设计报告 学院：物理与信息技术学院 班级：2011级电子科学与技术班 成员：杨万宗
光照强度测试电路设计报告 引言 随着时代的进步和发展，传感器技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的信号的装置。 本设计题目是光敏电阻测量光照强度，用光照的强弱来改变光敏电阻的阻值大小，从而使输出电压值改变，通过测量输出电压值的大小就可以间接的测量光照的强度了。光照强度自动检测电路可以自动检测光照强度的强弱并显示给人们知道此时光照强度的强弱。该电路还可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该电路系统可以发出警报通知（红灯亮）或直接采取措施使光照强度限定在此范围内。人们可以通过看此电路装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照采集检测部分、光照强度信号处理部分、光照强度显示部分。还可加上报警部分（蜂蜜器）。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光的强弱到电阻值变化的信号转换，本设计电路各个部分电路的设计原理及功能都能实现，要求对各种基本的电子元器件，光敏电阻、电阻、二极管、电压比较器等熟悉，掌握Proteus 仿真软件，本设计具有有线路简单、结构紧凑、成本低等特点。 一、设计的基本思路和系统特点 光敏电阻的阻值随光照强度的不同而改变，当光照强度增强时，光敏电阻的阻值减小，光敏电阻所在支路的电流减小；反之，当光照强度减弱时，光敏电阻额阻值增大，所在支路的电流增大。 电压比较器一般有两个输入端，一个输出端，通过对输入端的两个电压进行比较，根据两个输入电压的大小关系经电压比较器运行后输出相对应的电压值。 发光二极管是能将电信号转化为光信号的电路元件，当二极管正接时，二极管会发光；若二极管反接，则不会发光。 在电压比较器的输入端利用光敏电阻调节输入电压的大小（不同光照强度时得到的输入电压会不同），与参考电压比较，通过电压比较器时在输出端就会得到不同的电压，而后用发光二极管进行测试，根据发光二极管是否发光判断光照强度的强弱。 二、电路工作原理和工作过程说明 1、工作原理：
绪论 1、光电技术：光电信息变换+光电检测技术； 首先将非电信息量通过光学变换装置变为光学信息量，然后用光电器件将光学信息量转换成电信号，再经过前置放大器和电路处理后，就能实现对非电信息量进行检测、传递、存储、控制、计算和显示等。 2、光电检测特点：精度高、速度快、非接触式检测，适用于生产过程中的自动检测和控制。 3、光电装置（1-6为光电传感器） 1光源→2光学系统→3被测对象→4光学系统→5光电器件→6变换电路→7电路处理→8显示打印 (1)光学系统：将与被测对象有关的光信息变为泳衣被检取和处理的光信息。 (2)光电器件：将光信号变为电信号 a、按工作原理分为 外光电效应：真空光电管、真空摄像管、变像管、增强器等。 内光电效应：分为光电导效应（如光敏电阻）和光生伏特效应（如半导体光电管和光电池）。 b、按光电器件的空间分辨能力分为成像器件和非成像器件。 (3)变换电路：检取和放大信号；一般包括光电器件的偏置电路、负载、前置放大器。 (4)电路处理：将电信号进行放大、整形、量化、单片机信号处理等。 4、光电技术的优点： (1)光电传感器中的光电器件多为半导体器件，具有体积小、性能稳定、使用方便等特点； 光电技术具有电子技术的六大功能，便于数字化和智能化。 (2)用于检测非电量时速度快、精度高。 (3)光电传感器是非接触式传感器，克服了接触式传感器的摩擦磨损和影响变换精度等缺 点，适用于生产过程中的自动检测和控制。另外，用光导纤维传输光信息不受方向和位置限制，比较方便。 (4)利用光远距离传输的特点，便于遥测遥控。 第1章光电信息变换的基本知识 1.1 光的两重性 知识点：光子的有关知识 光的一个基本性质，就是同时具有波动性和微粒性，即具有波粒二象性。 一般地说，在光的干涉与衍射等现象中，光的波动性较明显，这时往往把光看成是由一列一列的光波组成的；而在原子发射或吸收等现象中，光的微粒性较明显，往往把光看作是一个一个的光子组成的。 1.1.1 电磁波谱和光谱 1、光有波动性和粒子性，是一种电磁辐射。 2、光速c=λv=3.8×10∧8m/s ，λ为波长，v为频率。波长越短的光子能量越大。 3、光用波长分类，光的单位为?(埃)，1?＝10∧－10m。 4、紫外光的光谱范围为0.01~0.38μm; 可见光的光谱范围为0.38~0.78μm; 红外光的光谱范围为0.78~1000μm。
电子设计自动化实训说明书 题目：光强检测系统设计 系部：信息与控制工程学院 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名：学号： 指导教师：戴曰章 2010年12 月9 日
目录 1 引言 (1) 2 设计任务及要求 (1) 2.1基本要求 (1) 2.2主要器件及功能 (1) 3 总体框图及原理 (2) 4 电路原理 (3) 4.1电源电路 (3) 4.2最小系统电路 (3) 4.3显示电路 (5) 4.4检测电路 (6) 4.5数据传输电路 (7) 4.6A/D转换电路 (8) 4.7继电器控制电路 (9) 5 PCB版图设计 (11) 6 实训总结 (12) 参考文献 (13)
1 引言 工农业生产中对光照强度的要求越来越高，为了更好的利用光照来提高生产，应精确的检测并控制光照的强度。本设计基于此目的，设计了简单的光强检测系统。 2 设计任务及要求 2.1 基本要求： 设计制作一套单片机光照强度控制系统，包括： （1）硬件原理图 （2）印制板PCB图 2.2 主要器件及功能
3 总体框图及原理 图3.1 总体框图 设计原理： 本设计采用了STC89C52单片机组成光照控制系统，可以实现对光强的控制。光强传感器采用了光敏电阻,对光照强度进行实时采样。通过A/D转换模块将采集到的模拟信号转换成数字信号，再通过串行编程模块将其传入到单片机进行处理。然后通过数码管显示，用继电器控制光照，以此达到对光照强度的控制。
4 电路原理 4.1 电源电路 图4.1 电源模块 电源模块原理：本电路将USB电流作输入，通过滤波、稳压等将电流转换成稳定的电压给系统供电。 4.2 最小系统电路
照度测量方法 1定义 1.1（光）照度E 表面上一点处的光照度是入射在包含该点的面元上的光通量(d中)除以该面元面积(d&)之商，单位为勒克斯(1x) 。 E= dΦ/dA 2测量条件 2. 1在现场进行照度测量时，现场的照明光源宜满足下列要求: a)白炽灯和卤钨灯累计燃点时间在50h以上。b)气体放电灯类光源累计燃点时间在100h以上。 2.2在现场进行照度测量时，应在下列时间后进行:a)白炽灯和卤钨灯应燃点 15mino :b)气体放电灯类光源应燃点40min。 2. 3直在额定电压下进行照度测量。在测量时,应检测电源电压;若实测电压偏差超过相关标准规定的范围,应对测量结果做相应的修正。 2. 4室内照度测量应在没有天然光和其他费被测光源影响下进行。室外照度测量应在清洁和干燥的路面或场地上进行,不宜在明月和测量场地有积水或积雪时进行。 2. 5应排除杂散光射入光接收器,并防止各类人员和物体对光接受器造成遮挡。 3测量仪器 3.1照度的测量,应采用不低于一级的光照度计，对于道路和广场照度测量,应采用分辨力0.1 1x的光照度计。 4测量方法
4.1中心布点法 4. 1.1在照度测量的区域-般将测量区域划分成矩形网格,网格宜为正方形，应在矩形网格中心点测量照度,如图1所示。该布点方法适用于水平照度、垂直照度或摄像机方向的垂直照度的测量，垂直照度应标明照度的测量面的法线方向。 图1在网格中心布点示意图 4.1.2中心布点法的平均照度按式(1)计 算: Eav=(1/M·N)Ei········（1）式中: E..-一平均照度，单位为勒克斯(1x) ; E:一一在第i个测量点上的照度，单位为勒克斯(1x) ;M- -纵向测点数;N--横向测点数。 4.2四角布点法 4.2.1在照度测量的区域一般将测量区域划分成矩形网格，网格宜为正方形，应在矩形网格4个角点上测量照度，如图2所示。该布点方法适用于水平照度、垂直照度或摄像机方向的垂直照度的测量，垂直照度应标明照度的测量面的法线方向。
单张纸印刷机电气控制 单张纸印刷机虽然有单色与多色，单面与双面之分，但由于印刷原理相同，因此电气控制系统的工作原理和控制方法基本相同。 胶印机电气控制系统技术比较先进和具有代表性，目前多色胶印机以其印刷速度快、质量高等特点占据主导地位。它具有单张纸印刷机的所有控制功能。 目前，电气控制新技术已经广泛应用于国产单张纸平版印刷机上，如PLC、触摸屏、变频器等。这些新型单张纸平版印刷机与若干年前旧型的设备相比，具有可靠性高、节能高效、功能完善等优点。 一、单张纸印刷机的电气控制系统（如图1） 一台印刷机从及其低速启动到进纸、合压、给水、给墨、以及高速运行，故障出现时检测和处理工作都由电气系统来完成。 印刷机的电气控制系统主要包括主电路和控制电路，控制电路中又包括检测、安全保护电路等部分。 印刷机中采用电动和气动装置实现驱动的。 由于电控具有许多优点，因此印刷机中广泛使用各种电控系统。 （一）印刷机电气系统的基本要求 技术先进、功能完善、工作可靠、故障率低。 （二）印刷机电气系统的主要任务 1、印刷机的启动、制动控制、速度控制、顺序控制、各种变量控制； 2、印刷故障和机器故障的检测与显示、报警； 3、控制印刷装置的自动离合压、自动套准、水墨自动离合和跟踪等。 为了完成这些控制任务电气系统采用各种电动机、控制器和电气元件等。 图1 单张纸印刷机电气控制系统 （三）单张纸印刷机电气控制系统六大部分组成: 1、电源系统 管理印刷设备供电、电源控制及管理。 2、主控装置(PLC模块) 主要为PCL模块，又称可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与
电子电路实验3 综合设计总结报告 题目：数字式光照强度检测仪的 设计实现 班级：20110824 学号：2011082427 姓名：张希希 成绩： 日期：
一、摘要 本实验中采用光敏电阻为光传感器，利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。具体方法是将两路光敏电阻支路并联接入电路中，其中一路串接一固定电阻，另外一路分别串接电位器，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使得电路的输出电压而变化。根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系，分别对两路电压值进行采集得到某一光强度下对应的模拟电压，将模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过译码器使两位数码管将光强值显示出来，相应地控制点亮对应的小数点以显示光强的方位。 通过硬件的焊接、静态和动态调试，作品最终很好地实现了实验任务和要求，在近似无光照时数码管显示为0，正常工作时能检测两个不同方位的光强并通过两位数码管将最大数值显示出来，而两个小数点的不同组合显示对应方位。 关键词：光照强度；检测仪；设计实现 二、设计任务 2.1 设计选题 选题十三：数字式光照强度检测仪的设计实现 2.2 设计任务要求 用数码管显示光照强度；设置多个不同方向的光敏电阻，通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方位，在数码管上显示其方位；将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数码管显示，误差范围为±3LUX（以白天室内日光灯的光照强度为标准定义为100LUX）；要求在黑暗中显示00（十六进制），室内光最大显示63（十六进制），用小数点显示光照方向。 1、光照传感器采用光敏电阻； 2、光强值显示采用数码管； 3、通过比较器实现光强方向的判断，若左侧光强大则数码管小数点亮，若右侧光强大则数码管小数全灭； 4、误差范围为±3LUX，数模转换器建议选用8位并行转换器件； 5、在无光照（即光敏电阻完全盖住）时，光强值显示为0； 6、在正午（即中午12点）室内日光灯开启时，光强值显示为63（十六进
目录 第1章概述......................................... 错误!未定义书签。 研究意义 ........................................ 错误!未定义书签。 发展现状与应用领域 .............................. 错误!未定义书签。第2章工作原理...................................... 错误!未定义书签。 设计思路 ........................................ 错误!未定义书签。 器件选择 ........................................ 错误!未定义书签。 主控单元 ........................................ 错误!未定义书签。第3章软件设计...................................... 错误!未定义书签。 语言的选用 ...................................... 错误!未定义书签。 程序设计流程图 .................................. 错误!未定义书签。第4章仿真分析...................................... 错误!未定义书签。 仿真电路 ........................................ 错误!未定义书签。 程序编译 ........................................ 错误!未定义书签。 仿真结果 ........................................ 错误!未定义书签。结论................................................ 错误!未定义书签。参考文献............................................. 错误!未定义书签。
. . . 成绩评定： 传感器技术 课程设计 题目基于BH1750光照度检测
摘要 传统的光照传感器主要采用光敏电阻，光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。光敏电阻的光电特性呈非线性，因此不适宜作检测元件，在自动控制中它常被用作丌关式光电传感器。光敏电阻需要用A／D转换器将其信号转换为数字信号，电路复杂，费用高。而且，光敏电阻进行光强度采集不够理想。针对光敏电阻的诸多缺点，提出了一种利用16位高精度数字光强度传感器BH1750FVI进行光强度检测仪的设计方案，利用I2C总线接口数字型光强度传感器，可以避免A／D转换系统带来的误差，可在NOKIA5110液晶显示器上进行测量数值的显示。该系统具有光强度采集精度较高、实时性较强等优点，并且电路设汁较为简单，容易实现与集成。 关键词：微控制器液晶显示器I2C总线
目录 一、设计目的------------------------------------ 二、设计任务与要求 ------------------------------ 2.1设计任务 ------------------------------------ 2.2设计要求 ------------------------------------ 三、设计步骤及原理分析-------------------------- 3.1设计方法 ------------------------------------ 3.2设计步骤 ------------------------------------ 3.3设计原理分析 -------------------------------- 四、课程设计小结与体会-------------------------- 五、参考文献-------------------------------------
课程设计报告 课程名称：智能仪器课程设计 题目：基于51单片机的光照强度
摘要 光敏电阻测光强度系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。还可加上照明部分。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后，就可以用来显示了。对于显示部分可利用数码管来显示，不同的光强对应于不同的数值，就能简单的显示出不同的光强了。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，AD采集模块，运算放大，和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机光照强度检测系统。该光照强度检测系统可以通过检测光照强度，使得光照在低于一定强度的时候让照明灯亮，是一种常用的测试仪器，它可以用在需要照明的各个地方，根据灯光的强弱，自动控制照明灯的开关，有力地节约了电力资源。 关键词：51单片机，，LM358，ADC0809,1602液晶，光敏电阻
目录 一、设计任务、要求 (3) 1.1 设计任务： (3) 1.2 设计要求： (3) 二、方案总体设计 (4) 2.1 方案一： (4) 2.2 方案二： (4) 2.3系统采用方案 (4) 三、硬件设计 (6) 3.1 单片机最小系统 (6) 3.2 液晶显示模块 (6) 3.3 系统电源 (7) 3.4 整体电路 (8) 四、软件设计 (10) 4.1 keil软件介绍 (10) 4.2程序流程图 (10) 五、仿真与实现 (12) 5.1 proteus软件介绍 (12) 5.2 仿真过程 (12) 5.3 实物制作与调试 (14) 5.4 使用说明 (16) 六、总结 (17) 6.1设计总结： (17) 6.2经验总结： (18) 七、参考文献 (19)
YJD-3000时钟同步监测单元（TMU） 1. 装置说明 时钟同步监测单元采用模块化结构设计，可以通过多种接口板接入现场的各类不同的对时信号。同时该装置以网络方式通过数据网与中心端核心时钟建立时间同步关系，获取精确时间。该装置通过对接入的多种时间信号和中心端核心时钟的时间参考信号进行时间对比，并将该信息通过数据网上报至监控中心，实现主要的时间精度监测功能，同时还将上报时钟监测装置的本体工作状态等信息。监控中心通过专用的监测平台软件对各厂站上报的监测信息进行统一分析和后期处理，并以多种形式提供良好的管理界面环境。 装置功能如下： ●具备NTP/PTP/ E1接口，通过SDH或数据网与中心时钟系统进行对时， 获取中心站的参考时间； ●支持厂站时钟系统的主钟（含主备）、扩展时钟输入测量，将输入的各类 型信号与获取的中心站时间基准做比较，测量差值，并通过数据网方式 上报中心； ●支持厂站端监控系统（总控单元）、RTU、相量测量装置（PMU）、AVC子 站、电能量远方终端等被授时设备的时间测量； ●支持装置本体状态上报； ●支持中心以NTP、PTP 、E1方式监测本体时间精度； ●具备多种对时输入监测接口，支持对差分、TTL、光纤、节点、串口等方 式的B码、脉冲、报文等多种对时信号进行实时精度测量； ●具备多种对时输出接口，支持差分、TTL、光纤、节点、串口等方式的B 码、脉冲、报文等多种对时信号； ●具有多路开入量接口，可接入主钟、备钟、扩展装置等状态量，包括： 时钟失锁、电源失电等； ●可作为独立时钟同步系统使用，利用数据网实现时间同步网功能； ●当地数据显示功能； ●时钟同步监测单元采用嵌入式系统； ●支持厂站自动化监控系统的日脉冲引发的SOE报文接收并统计出偏差值 上报中心站；
摘要 本题设计一个光照强度自动检测、显示、报警系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）。使用光敏电阻光照强度的测量并进行显示，采取单片机对光敏电阻输出变化进行处理转换成数字量再使用数码管进行显示。在单片机上加外围器件三个LED，通过采样到的光照射强度选择，在数码管上显示电压的大小。本设计具有有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等特点。 关键词：光照亮度；光敏电阻；单片机；数码管器
Abstract Subject to design a light intensity to be automatic detection, display, alarm system, the realization on the outside three different conditions of light intensity FenDang instructions and alarm (weak, appropriate, stronger). Use photoconductive resistance of light intensity measurement that take the monolithic integrated circuit to change photoconductive resistance output processing converted into digital quantity to use digital tube displayed. In the single peripheral devices with three LED, by sampling the light to illuminate intensity choice, in digital tube display voltage size. This design has a simple lines, compact structure, low prices, superior performance etc. Characteristics. Key words: light brightness; Photoconductive resistance; Single chip microcomputer; Digital pig
本科生毕业论文（或设计） （申请学士学位） 论文题目便携式光照强度检测仪系统的设计 作者姓名赵志强 专业名称自动化 指导教师刘立 2013年6月
学生：（签字）学号：2009210399 答辩日期：2013年6月16日 指导教师：（签字）
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 绪论 (2) 1.1 课题的选题背景及意义 (2) 1.2 国内外研究发展现状 (2) 1.3 课题的主要研究内容及章节安排 (3) 1.3.1 主要研究内容 (3) 1.3.2 章节安排 (3) 2 系统总体方案设计 (3) 2.1 光照强度对蔬菜种植、动物养殖、居室环境的影响 (3) 2.2 系统的任务和功能 (4) 2.3 系统总体结构设计 (4) 3 系统硬件电路设计 (5) 3.1 电源模块 (5) 3.2 单片机 (5) 3.3 采集模块 (7) 3.4 语音模块 (7) 3.5 时钟模块 (8) 3.6 串口通信模块 (8) 4 系统的软件流程图 (9) 5 实物的展示及性能测试分析 (11) 5.1 系统整体实物图 (11) 5.2 光强传感器模块实物图 (12) 5.3 彩屏模块实物图 (12) 5.4 系统测试及结果数据分析 (13) 结论 (13) 参考文献 (14) 附录1 便携式光照强度检测仪整体设计图 (15) 附录2 设备及元器件清单 (16) 附录3 系统主程序图 (17) 致谢 (20)
便携式光照强度检测仪系统的设计 摘要:随着现代生活和生产对光照强度的要求越来越严格，因而便携式光照强度检测仪具有广泛的应用前景。便携式光照强度检测仪系统是以单片机STC89C52RC和光强传感器为技术核心，由单片机最小系统、电源模块、时钟模块、串行通信模块、WTV020语音模块、光强传感器模块、电源模块、显示模块组成。主要通过单片机对光强的转换来实现整个系统的工作。实验测试表明，基本上实现了便携式光照强度检测仪系统的整体功能，可显示当前光照并语音播报当前光照强度。 关键词：单片机STC89C52RC；TSL2561光强传感器；WTV020语音模块 Design of the Portable Light Intensity Detector System Abstract:With the development of modern life and production, the light intensity is required more and more stricter, so that the portable light intensity detector has the widespread application prospect.Portable light intensity detector system is taken the single chip microcomputer (SCM) STC89C52RC as the core, including the smallest SCM system, power module, clock module, serial communication module, WTV020 module, voice light sensor module, power module, display module.The whole system work is realized by mainly the conversion of light intensity with SCM. The experimental tests show that the whole function of the portable light intensity detector system is basically realized and is displayed the current light and voice broadcast the light intensity. Key words:SCM; STC89C52RC; Sensor TSL2561 Light Intensity; WTV020 Voice Module
20世纪90年代初,基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的成功研制,标志着同步相量(synchrophasor)技术的诞生。然而由于当时商业GPS技术条件的限制以及缺少高速通信的网络,PMU直到最近几年才在电力系统中的广泛应用 PMU(phasor measurement unit 相量测量装置 ) 是利用 GPS 秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元 , 可用来测量电力系统在暂态过程中各节点的电压向量，已被广泛应用于电力系统的动态监测、状态估计、系统保护、区域稳定控制、系统分析和预测等领域，是保障电网安全运行的重要设备。 在电力系统重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置（PMU），构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心分析中心站实现对电力系统动态过程的监测和分析。该系统将成为电力系统调度中心的动态实时数据平台的主要数据源，并逐步与SCADA/EMS系统及安全自动控制系统相结合，以加强对电力系统动态安全稳定的监控。 PMU 子站系统上传数据有：发电机功角、内电势、机端三相基波电压相量、机端基波正序电压相量、机端三相基波电流相量、机端基波正序电流相量、有功功率、无功功率、励磁电流、励磁电压、转子转速。 以SCADA/EMS为代表的调度监测系统是在潮流水平上的电力系统稳态行为监测系统，缺点是不能监测和辨识电力系统的动态行为。部分带有同步定时的故障录波装置由于缺少相量算法和必要的通信联系，也无法实时观测和监督电力系统的动态行为。随着“西电东送、全国联网”工程的建设，我国电网互联规模越来越大，电网调度部门迫切需要一种实时反映大电网动态行为的监测手段。 为大力推进建设电网动态安全监测预警系统。即整合能量管理（EMS）、离线方式计算广域相量测量等系统，实现在线安全分析和安全预警，先期在国家电力调度通信中心组织实施，并逐步推广到网省调，以提高互联电网的安全稳定水平，有效预防电网事故，构筑电网安全防御体系。国网公司对PMU的布点工作极为重视，各网省公司按照统一规划和部署，在330千伏及以上主网架和网内主力电厂部署相量测量装置（PMU），实现国家、区域、省三级广域相量测量系统的联网提高电网动态测量水平。
1 前言 1.1 设计选题 设计选题一：数字光强度检测模块设计 1.2 任务及要求 1.2.1 设计选题的任务 结合单片机最小电路和光敏电阻电路共同设计一个基于单片机的数字光强度检测系统，用数码管显示光照强度。还可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过计算它们的光照强度运用比较器以确定当前的光照方向。 (1)、实现单片机最小系统设计。 (2)、焊接调试光敏电阻网络。 (3)、焊接调试AD电路，标定光照强度基本单位。 (4)、编写单片机程序，将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数管显示。 (5)、通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方向，在数码管上显示其方向。 1.2.2 设计选题的要求 (1)、无光照时数码管显示为零。 (2)、用数码管显示光照强度，误差范围为5~10LUX(以白天中午室内日光灯的光照强度 为标准定义为100 LUX )。 (3)、两个小数点具体显示光强方位(两个小数点分别单独亮和均不亮代表三个方位)。
2 总体方案设计 2.1 设计方案的提出与论证 2.1.1 设计方案一 采用光敏电阻、二极管和555定时器构成多谐振荡电路，利用多谐振荡电路的两个暂稳态输出由此产生矩形波脉冲信号。而光敏电阻阻值会随着光照强度的变化而发生变化，进而使得多谐振荡电路的周期变化，其输出波形频率也随之改变。将其输出模拟信号波形输入到一个简易数字式频率计通过两位数码管显示出来，数字式频率计主要由时基电路、闸门电路计数器、锁存器、译码显示电路和逻辑控制电路组成。具体实现框图如下图2.1所示： 图2.1 设计方案一原理框图 光敏电阻阻值变化 多谐振荡器电路周期变化 简易数字频率计 时基电路 闸门电路 计数器 锁存器 译码显示器 逻辑控制电路
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计 一、题目的认识理解 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，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出； 2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。
2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 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。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件：Multisim 电子线路设计软件：Altium Designer09 四、方案设计及其论证（包含课题的功能与指标分析、电路的结构 组成方框图、各部分单元电路间关系、单元电路方案设计考虑） 4.1、课题功能与指标分析： 本次课题设计主要是为了实现光照强度的自动检测与分档显示和报警。 首先，必须设定分档环境，可用三种环境状态分四档。 环境状态光敏电阻电阻值 太阳光直射R1=240Ω 室内日光灯R2=1.5kΩ 黑衣物包裹R3=150 kΩ 其次，将光敏电阻电阻值与上述三种状态下阻值进行比较，实现分档显示和报警。 档次光敏电阻电阻值显示状态 黑暗RX>R3 三管都不亮 弱光R2
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