基于SI光电池的照度计设计与调试..doc

基于SI光电池的照度计设计与调试 一、实验目的 熟练掌握光电池的性能、参数及设计应用。 综合运用光电技术、模拟电路、数字电路和微控制器知识，用光电池设计一个照度计。 熟练掌握光电信号处理系统的调试技术。 二、实验仪器 面包板两块；硅光电池1个；ADC0809一块；1602液晶一块；51单片机一块；三极管一个；晶振一个；滑动变阻器、电阻、电容若干；导线若干； 实验原理 → → → 照度计系统框图 1.硅光电池 硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN结，硅光电池的PN结面积比二极管的PN结大得多，所以受到的光照时产生的电动势和电流也大得多。典型的硅光电池在可见光范围内具有较好的光谱响应特性，其光谱响应波长一般为0.4--1.1um，峰值响应波长为0.9um，适合作为一般情况（通常硅光电池的使用温度应该限制在125℃以内）光照度检测的探测器使用。在不同光照度下，硅光电池有不同的电信号输出值，且二者之间具有单值对应关系，据此，我们通过检测其电信号输出值并根据其输出特性关系，便可以得到对应的光照度信息，已达到光照度检测的目的。 2．ADC0809芯片 ADC0809是M美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片 （1）．主要特性 1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。 　 2）具有转换起停控制端。 　　 3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）　 　　 4）单个＋5V电源供电 　　 5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。 　　 6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度 　　 7）低功耗，约15mW。 （2）．内部结构 　　ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近 （3）．外部特性（引脚功能）  　　 IN0～IN7：8路模拟量输入端。 　　 2-1～2-8：8位数字量输出端。 　　 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 　　ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 　　 START： A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 　　 EOC： A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 　　 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 　　  CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率 不高于640KHZ。 　　 REF（+）、REF（-）：基准电压。 　　 Vcc：电源，单一＋5V。 　　 GND：地。 （4）ADC0809的工作过程 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 　　转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。 3．89S51 引脚排列及功能 --P0口——8位、开漏极、双向I/O口。 P0口可作为通用I/O口，但必须外接上拉电阻；作为输出口，每个引脚课吸收8个TTL的灌电流。作为输入时，首先应将引脚置1。 在Flash编程时，Po口接受代码数据；在编程校验时，P0口输出代码字节数据（需要外接上拉电阻）。 --P1口——8位、双向I/O口、内部含有行拉电阻。 编程和校验时，P1口可输入低字节地址。 在串行编程和校验时，P1.0/MOSI,P1.6/OSI和P1.7/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。 -- P2口用作输出口时，可驱动四个TTL负载；用作输入口时，先将引脚置1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外输出电流。 CPU访问外部16位地址的存储器时，P2口提供高8位的地址。当CPU