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1、基于SI光电池的照度计设计与调试一、实验目的1、 熟练掌握光电池的性能、参数及设计应用。2、 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。3、 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；三、 实验原理A/D转换LCD显示光电转换前置放大89S51单片机系统照度计系统框图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
2、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。2ADC0809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
3、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AD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100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时） 4）单个5V电源供电 5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-4085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AD转换器，内部结构如图1322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）IN0IN7
4、：8路模拟量输入端。 2-12-8：8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： AD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： AD转换结束信号，输出，当AD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AD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（+）、R
5、EF（-）：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 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD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，
6、才能进行传送。389S51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
7、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用8位地址寻址外部存储器时，P2口为P2特殊功能寄存器内容。 在FLASH并行编程和校检时，P2口可输入高字节地址和某些控制信号。-P3口局有内部上拉电阻8位双向口。P3.0 RXD 串行口输入P3.1 TXD 串行口输出P3.2 INT0 外部中断0P3.3 INT1 外部中断0 P3.4 T0 T0定时器的外部计数输入 P3.5 T1 T1定时器的外部计数输入P3.6 WR 外部数据存储器的写选通P3.7 RD 外部数据存储器的读选通-ALE/PROG地址锁存允许/编
8、程脉冲信号端。-PSEN外部程序存储器读选通信号，低电平有效。-EA/Vpp外部程序存储器允许。-XTAL1和XTAL2XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端，XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端。 -RST复位输入段，高电平有效。-Vcc电源电压输入端。-GND电源地。 4.1602（1）Vss 电源地（GND）（2）Vdd 电源电压(+5V)（3）V0 LCD 驱动电压(可调)（4）RS 寄存器选择输入端，输入MPU 选择模块内部寄存器类型信号：RS=0，当MPU 进行写模块操作，指向指令寄存器；当 MPU 进行读模块操作，指向地址计数器；RS=1，无论MPU 读操作还是
9、写操作，均指向数据寄存器（5）R/W 读写控制输入端，输入MPU 选择读/写模块操作信号：R/W=0 读操作；R/W=1 写操作（6）E 使能信号输入端，输入MPU 读/写模块操作使能信号：读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿有效（7）DB0DB7 数据输入/输出口，MPU 与模块之间的数据传送通道（8）A 背光的正端+5V（9）K 背光的负端0V四、实验内容1. 利用硅光电池设计光电转换与信号处理电路。工作原理：光电池接收光照后产生电流，经三极管放大，随着光照的变化，电流线性变化，进而电压也线性变化，从而被放大电压也可以线性变化，适当调节滑动变阻器的阻值，可实现0-5V的电压输出变化。2.
10、 以51单片机为核心对输出电流信号进行A/D转换，在单片机控制程序中对采集到的数据进行一定的处理。本电路由ADC0809与AT80S51构成，模数转换电路的IN0口作为放大信号输入端，D0-D7为8个数字信号输出端，送与单片机进行处理。3. 参照图进行电路连接。（尽量避免飞线、交叉线等）。4. 编写驱动程序，并进行仿真运行。5. 将程序烧进单片机，对电路进行调试。主要调试任务：单片机系统的运行调试；数模转换模块的调试；LCD显示调试。五、实验过程（一）实验原始数据记录电路连接图参考程序：#include #include #define uchar unsigned char #define
11、uint unsigned int sbit RS=P36; sbit RW=P37; sbit E=P30; sbit ST=P17; /定义START引脚 sbit EOC=P16; /定义EOC引脚void init(void);/初始化函数void write_com(char command);/写指令函数void write_data(char dat);/写数据函数uchar table18=zhaoduji;void delay(uchar n) int i,j; for (i=0; in; i+) for (j=0; j100; j+) ; void main(void)in
12、it(); delay(1); while(1) ST=0; ST=1; ST=0; /启动AD转换开始 while(EOC=0) int i,j,k,s; s=P0*2;i=s/100;j=(s%100)/10;k=s%10; write_com(0xC0) ; write_data(i+0x30); write_data(0x2e); write_data(j+0x30);write_data(k+0x30); /*初始化函数* void init(void) uint i; E=0;write_com(0x38);/设置8位格式，2行，5x7write_com(0x0c);/整体显示，关
13、光标，不闪烁write_com(0x06);/设定输入方式，增量不移位write_com(0x01);/清除屏幕显示write_com(0x80); for(i=0;i8;i+) write_data(table1i); /*写指令函数*void write_com(uchar command)RS=0;/指令RW=0;/写入P2=command;delay(5);E=1;/允许delay(10);E=0;/*写数据函数*void write_data(uchar dat)RS=1;/数据/RW=0;/写入P2=dat;delay(5);E=1;/允许delay(10);E=0;时间分配记录：查找资料：5个小时；连接电路；8个小时；编写程序：5个小时；调试电路：5个小时；写报告：4个小时；（二）实验现象记录LCD工作，显示为：ZHAODUJI
