摘 要

随着单片机的发展，嵌入式的应用日益广泛，尤其是在测量及仪表仪器上的应用。单片机的控制能力强，I/O功能强大，数字计算能力强，可以准确的控制参数信息，高效的传输数字信号，快速的处理采集的数据，提高了仪表仪器的准确性，灵敏性，智能化。光强的测量在我们的日常生活中尤为重要，而光照度是表征光强信息的一个重要的物理量。光照度的计量与我们人类的生产生活息息相关，不同的场所需要的照明强度大相径庭。在不同的场合使用不同的照明强度至关重要。本次课题设计了一个可见光光强测量系统，包含光电池光强检测模块，AD620信号放大模块，ADC0808模数转换模块，AT89S52数字信息处理模块,LCD1602数字光强显示模块，装置供电模块。该光强测量系统采用经过放大的与光电池串联的负载电阻的端电压作为ADC0808输入的模拟信号，最终实现了0~1000Lux的精确测量，该范围内最大误差仅为1.6%，可用于学校，医院，住家等场所的光强信息检测。

关键词：单片机；光强；光照度

Abstract

With the development of single chip microcomputer, embedded system is widely used, especially in measurement and instrument. Single chip microcomputer has strong control ability, powerful I / O function and strong digital calculation ability. It can control parameter information accurately, transmit digital signal efficiently, process collected data quickly, and improve the accuracy, sensitivity and intelligence of instrument. The measurement of light intensity is very important in our daily life, and illumination is an important physical quantity to represent the information of light intensity. We have different illuminance requirements in different occasions of life and work. Taking appropriate lighting intensity can improve the quality of life and work efficiency. It is very important to use different illuminance in different occasions. In this project, a visible light intensity measurement system is designed, including light intensity detection module of photocell, AD620 signal amplification module, ADC0808 analog-to-digital conversion module, AT89S52 digital information processing module, LCD1602 digital light intensity display module and device power supply module. The light intensity measurement system uses the amplified photocell load voltage as the analog signal of ADC0808 input, and finally realizes the accurate measurement of 0 ~ 1000Lux. The maximum error in this range is only 1.6%, which can be used for the detection of light intensity information in schools, hospitals, homes and other places.

Key Words: MCU; light intensity; illumination

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容和预期目标 2

第2章 光强测量系统的电路设计 3

2.1 光强测量系统的整体设计 3

2.2 光强测量系统的元器件选取 3

2.2.1 光强信息检测模块 3

2.2.1.1 光敏电阻 4

2.2.1.2 光电池 5

2.2.1.3 光电倍增管 6

2.2.1.4 光电池作为光强探测器件 7

2.2.2 模拟信号放大模块 8

2.2.2.1 AD620芯片 8

2.2.2.2 AD620模块 9

2.2.3 模数转换模块 9

2.2.4 数字信号处理模块 10

2.2.5 数字光强显示模块 11

2.3 光强测量系统原理图 11

2.3.1 电源模块 12

2.3.2 模拟信号采集和处理 12

2.3.3 模数转换模块 12

2.3.4 数字信号处理 13

2.3.5 LCD显示 13

2.4 PCB板的制作 13

第3章 光强测量系统软件设计 14

3.1 编程开发环境 14

3.2 程序功能模块开发 14

3.3 详述计算照度值模块 15

第4章 系统调试及结果 17

第5章 结论与展望 20

参考文献 21

附录A 程序代码 22

附录A1相关头文件 22

附录A2 相关源程序 23

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

随着科技的进步，时代的发展，对光照强度的测量方法日益成熟，应用领域日益广泛。在公共场所，适宜的光照是保障人们正常便利生活的必要条件，为此需要根据应用环境设计光源的光照能力；在工业生产过程中，为了保障工人的工作效率，照明一般要求大于1000Lux；在农业生产中，温室光强的实时监测有利于对农作物所需的最佳光照条件进行补偿，从而提高农作物的产量^[1]；在交通运输中，对道路和隧道进行充分照明是安全行驶的基础保障^[2]；在医疗卫生领域，合适的光照既能保障医生的视觉健康，也能保证患者有一个良好的医疗环境；在军事领域，合理的光照是军事训练，军事防御的必然要求。由此可见，光照强度的准确测量在生产生活中具有至关重要的作用。因此光照度计在各行各业具有了广泛的应用。目前，光照度计主要有两种：目视照度计和光电照度计。目视光照度计主要用于一般教学实验室中，市面上的主要是光电照度计。

由于光强检测系统的应用需求，市场上出现了很多光强测量工具。这些产品根据所检测光的性质，大体上可以分为四类：红外光光强检测，紫外光光强检测，可见光光强检测和微弱光光强检测。根据应用场景的不同，光强测量系统需要使用不同系统设计和硬件才能达到使用的要求。本课题设计了一种可见光光强测量系统，系统使用了光电池作为光电检测器件，采用与光电池串联的负载电阻的端电压作为表征光强信息的模拟信号，预期达到0~1000Lux范围内可见光光强精确测量的目标。本课题研究的意义在于对可见光光强测量方法做一个验证和补充。本课题涉及到的理论方法和实验经验对于类似的设计有一定的参照作用和启发作用。

1.2 国内外研究现状

光强测量将光度学和电子信息科学有机的结合在一起，解决了人类生产生活中的环境光检测问题，在医疗卫生，军事交通，生物环境监测方面有着广阔的应用前景。