光照强度自动检测显示系统设计
基于单片机的光强检测系统
基于单片机的光强检测系统在现代科技的快速发展中，对于光强的精确检测在许多领域都具有重要意义，例如农业生产中的光照控制、工业环境中的照明监测以及日常生活中的节能照明等。
基于单片机的光强检测系统凭借其高精度、低成本和易于实现的特点，成为了光强检测领域的重要工具。
一、光强检测系统的工作原理基于单片机的光强检测系统主要由光传感器、信号调理电路、单片机以及显示模块等部分组成。
光传感器负责将光信号转换为电信号，常见的光传感器有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。
这些传感器的电阻值或电流值会随着光照强度的变化而发生改变。
信号调理电路的作用是对光传感器输出的电信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量和稳定性。
经过调理后的信号被送入单片机进行数据采集和处理。
单片机是整个系统的核心，它负责控制数据的采集、处理和传输。
通过内置的模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，并根据预设的算法对数字信号进行分析和计算，从而得到光强的数值。
最后，通过显示模块将光强的数值直观地展示给用户。
显示模块可以是液晶显示屏（LCD）或发光二极管（LED）等。
二、硬件设计1、光传感器的选择在选择光传感器时，需要考虑其响应特性、灵敏度、线性度以及工作温度范围等因素。
例如，光敏电阻价格低廉，但响应速度较慢且线性度较差；光敏二极管和光敏三极管具有较好的响应速度和线性度，但价格相对较高。
根据具体的应用需求和成本预算，选择合适的光传感器。
2、信号调理电路由于光传感器输出的电信号通常比较微弱，且可能存在噪声干扰，因此需要设计合适的信号调理电路。
信号调理电路一般包括放大器、滤波器和电压跟随器等部分。
放大器用于将微弱的电信号放大到适合单片机处理的范围；滤波器用于去除信号中的噪声干扰；电压跟随器用于提高信号的驱动能力。
3、单片机的选型单片机的选型需要综合考虑性能、价格、引脚数量、存储空间和开发难度等因素。
常见的单片机有 51 系列、STM32 系列和 Arduino 系列等。
数字式光照强度检测仪的设计实现_实验报告
电子电路实验（三)设计总结报告设计选题一：数字式光照强度检测仪的设计实现院(系) ：自动化学院班级：**********学号：**********学生姓名：******指导教师：******2011年5月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。
具体方法是将三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，另外两路分别串接电位器，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，分别对三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VC语言编程，将其集于单片机中，进行比较以后通过两位数码管将最大值显示出来，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、静态和动态调试和程序的编写和修改，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，正常工作时能检测三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2第1部分课题的任务与要求1.1 设计选题设计选题一：数字式光照强度检测仪的设计实现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式光照强度检测系统，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 )。
基于stm32的光照度计设计
基于STM32的光照度计设计简介光照度计是一种用于测量光照强度的仪器，常用于环境监测、植物生长研究等领域。
本文将介绍基于STM32微控制器的光照度计设计方案，包括硬件设计、软件开发和实现过程。
硬件设计光敏电阻光敏电阻是测量光照强度的关键组件。
通过光敏电阻的电阻变化，可以反映光照强度的变化。
选择合适的光敏电阻非常重要，常见的有CdS电阻和硅光敏电阻。
在设计中，需要考虑到光敏电阻的灵敏度、响应时间以及线性度等因素。
STM32微控制器选择适合的STM32微控制器是设计中的重要一环。
根据光照度计的要求，需要考虑处理速度、存储容量、外设接口等因素。
根据实际需求选择合适的型号，如常见的STM32F1系列、STM32F4系列等。
模拟数字转换光敏电阻的变化是模拟信号，需要通过模拟数字转换（ADC）将其转换为数字信号。
STM32微控制器内置了多个ADC通道，可以直接进行模拟信号的转换。
在设计中，需要合理选择ADC的采样频率和精度。
显示模块光照度计的测量结果通常需要实时显示，可以选择液晶显示屏或数码管等显示模块。
在设计中，需要考虑到显示模块的接口和显示效果。
电源模块为了保证系统的正常运行，需要合理设计电源模块。
可以选择使用稳压芯片或者电池供电加稳压模块的方式，以提供稳定的供电电压。
软件开发STM32 CubeMXSTM32 CubeMX是STMicroelectronics官方提供的一款软件工具，可以用于生成STM32的初始化代码。
通过配置界面化的操作，可以快速生成系统初始化代码，包括时钟配置、中断配置、外设初始化等。
借助STM32 CubeMX可以极大地提高软件开发效率。
Keil MDKKeil MDK是一款流行的软件开发工具，可以用于编写、编译和调试STM32的程序。
通过在Keil MDK中创建工程，可以方便地进行代码编写和调试。
程序设计在软件开发中，需要编写程序来实现光照度的测量和显示。
根据硬件设计的特点，可以利用STM32的ADC模块对光敏电阻的电阻进行模拟信号转换，并通过串口或其他方式将测量结果发送到PC或其他外设进行显示。
计算机控制课程设计单片机光照强度检测系统本科论文
摘要BH1750是一款新型的测光芯片，本设计系统就是基于BH1750设计的测光系统，它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。
对于光照检测部分是利用BH1750作为检测元件及信号处理元件，其内部集成了AD转换芯片。
它可以完成从光强到电信号的转换并将信号处理进行处理。
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LCD1602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，BH1750模块和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，使得光照在低于或高于一定强度的时候发出警示，是一种常用的测试仪器。
关键词：51单片机，LM7805，BH1750，1602液晶目录0 引言 (1)1设计内容与要求 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计要求 (1)2 方案总体设计 (1)2.1 光照强度采集方案设计 (2)2.2 控制芯片及实现方案 (3)2.3 数据显示方案 (3)2.4 系统总体框图 (4)3 硬件设计 (5)3.1 单片机最小系统 (5)3.2 BH1750采集模块 (6)3.3 液晶显示模块 (6)3.4 系统电源 (7)3.5 整体电路和PCB图 (8)4 软件设计 (9)4.1 keil软件介绍 (9)4.2 程序流程图 (10)4.3 各模块程序 (10)5 仿真与实现 (15)5.1 Proteus软件介绍 (15)5.2 仿真过程 (16)5.3 实物制作与调试 (17)6 总结 (18)7 参考文献 (19)0 引言随着改革开放的不断深化和城镇化的不断发展，越来越多的人移居到城市生活，而这需要足够的食物作为支撑。
通信系统综合设计报告——光照强度监测系统设计
目录第一章概述 (2)第一节课题背景与意义 (2)第二节课题设计要求与指标 (2)第二章系统方案选择与确定 (3)第一节硬件系统方案选择 (3)一、光照采集模块方案选择 (3)二、无线传输模块方案选择 (3)三、 LCD显示模块方案选择 (4)四、 MCU模块方案选择 (4)第二节软件系统方案选择 (4)第三章系统硬件设计与实现 (6)第一节采集端硬件设计 (6)一、光照采集模块设计 (7)二、ATmega16L最小系统模块设计 (8)三、无线传输模块设计 (9)第二节终端硬件设计 (10)一、LCD显示模块设计 (11)二、变压电路设计 (12)第四章系统软件设计与实现 (13)第一节程序整体设计 (13)第二节光照采集与AD转换程序设计 (13)第三节无线传输程序设计 (14)第四节LCD显示程序设计 (16)第五节程序下载 (17)第四章测试结果及讨论 (18)第一节LCD显示测试 (18)第二节光照采集与显示测试 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)附录 (23)一、器件清单 (23)二、工具清单 (23)三、实物图 (24)四、程序代码 (24)第一章概述第一节课题背景与意义在现代农业和工业领域，经常需要对一些环境参数进行监测，以做出相应处理，确保设备和系统运行在最佳状态。
随着科技的发展，对环境参数监测系统的要求也越来越高；因此基于传感器、单片机和无线通信芯片设计出一种无线环境参数监测系统十分的重要。
光照强度是一个重要的环境参数，在工业和农业领域有着重要的应用，本课程设计介绍一种可以应用在许多领域的无线光照强度监测系统，实现对环境中的光照强度进行实时采集处理、无线传输与显示的功能。
本文的主要研究工作集中在光照强度监测系统的设计上，通过C语言编程对单片机进行控制，使单片机控制光照采集传感器、无线通信芯片和LCD，实现系统功能。
在本课题的基础上可以设计完成一个高速、方便、稳定的环境数据监测采集和传输系统，可以广泛应用于现代农业和工业领域。
光照强度检测系统及方法
光照强度检测系统及方法一、引言光照强度是指其中一给定区域内光线的强弱程度，对于室内照明、光伏发电等领域来说是十分重要的参数。
为了方便实时监控和调节光照强度，本文提出了一种光照强度检测系统及方法。
二、系统概述该系统由光照传感器、数据采集模块、信号处理模块和显示模块组成。
光照传感器负责实时采集光照强度数据，数据采集模块进行数据采集和传输，信号处理模块对采集到的数据进行处理和分析，最后通过显示模块将结果展示给用户。
三、系统设计1.光照传感器选择光照传感器是上述系统的核心部件，可以选择光敏电阻、光电二极管、光敏三极管或光电效应传感器等。
其中光敏电阻是较为常见和简单的光照传感器。
2.传感器接口电路设计为了保证光照传感器工作的稳定性和准确性，需要设计相应的传感器接口电路。
常见的设计包括低通滤波器和放大器电路。
低通滤波器用于滤除高频噪声，放大器用于放大传感器输出的微小电压信号。
3.数据采集与传输数据采集模块接收光照传感器输出的模拟电压信号，并将其转换为数字信号。
采用模数转换器（ADC）进行信号转换，并通过通信接口（如串口、SPI或I2C）将数据传输给信号处理模块。
4.信号处理与分析信号处理模块负责对采集到的光照强度数据进行处理和分析。
可以采用滑动窗口、均值滤波或加权平均等算法对数据进行平滑处理，排除异常值的影响。
同时，可以设定不同的阈值和报警规则，当光照强度超过或低于设定的范围时，发出报警信号。
5.结果展示最后的显示模块将处理后的光照强度数据展示给用户。
可以使用液晶显示屏、LED指示灯或手机APP等方式进行展示。
用户可以根据展示结果来判断光照强度是否符合要求，并进行相应的调节措施。
四、系统优势1.系统结构简单，组件易于获得，可快速实施。
2.采用先进的滤波和处理算法，能够准确测量光照强度。
3.可以根据实际需求设定不同的阈值和报警规则，及时发现和解决光照问题。
4.显示模块可以提供直观的光照强度数据，方便用户了解和调整。
光电设备中的自动控制系统设计与实现
光电设备中的自动控制系统设计与实现自动控制系统是指通过感知环境的信号，采集相关数据并进行处理，最终通过控制执行机构，实现设备的自主运行和调节。
在光电设备中，自动控制系统起着至关重要的作用。
本文将着重探讨光电设备中自动控制系统的设计与实现。
一、光电设备的自动控制需求光电设备包括光电传感器、光电二极管、光敏电阻等，这些设备主要用于光电转换和检测。
在实际应用中，光电设备往往需要根据外部环境的变化，自动调节其工作状态以保证其性能和可靠性。
例如，对于光电传感器来说，当光照强度不断增大时，传感器的输出电压应该随之增大，以保证其灵敏度和稳定性。
而对于光电二极管或光敏电阻来说，当光照条件发生变化时，需要根据传感器输出的信号，通过自动控制系统调节执行机构的工作状态，实现设备的自动调节。
二、自动控制系统的基本原理在光电设备中，自动控制系统的设计与实现需要遵循以下基本原理：1.感知环境信号：通过光电设备中的传感器，感知和采集外部环境的光照强度或其他相关信号。
2.信号处理与分析：将传感器采集到的信号进行处理和分析，得到与环境变化相关的信息。
3.控制决策：根据信号处理与分析的结果，进行控制决策，确定执行机构的工作状态。
4.执行机构控制：根据控制决策结果，通过驱动电路或其他方法，控制执行机构的运动状态或工作参数。
三、自动控制系统的设计与实现步骤1.需求分析：根据实际应用需求，明确自动控制系统的功能和性能要求，包括感知环境信号的类型和范围、控制精度等。
2.传感器选择与布置：根据需求分析，选择适合的光电传感器，并合理布置在光电设备中的合适位置，以获得准确的环境信号。
3.信号处理与分析电路设计：根据传感器输出的信号特点，设计合适的信号处理电路，将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并进行滤波、放大等处理，以便后续的控制决策。
4.控制算法设计：根据信号处理与分析的结果，设计合适的控制算法，用于控制决策，确定执行机构的工作状态。
可以采用PID控制算法等经典控制算法或者根据实际情况设计特定的控制策略。
实验用光照自动调控系统
主要内容
设计过程
不足之处
无线传输模块
目前使用较广泛的近距无线通信技术是红外传输、Wi-Fi和蓝牙。 红外传输经常受到温度、辐射等干扰，且无法穿过实体进行 传输； Wi-Fi数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，而且数据传输 相对复杂； 蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电 技术。
背景及意义
主要内容
设计过程
不足之处
光照强度采集模块
方案一：用光敏电阻作为检测元件 方案二：用光传感器PO188作为检测元件 方案三：用数字光强传感器BH1750作为检测元件
背景及意义
主要内容
设计过程
不足之处
光照强度采集模块
本次设计采用数字光强传感器BH1750作为检测元件，它 具有以下优点： • 光照度范围：0-65535 lx； • 传感器内置16位A/D转换器； • 直接数字输出，省略复杂的计算； • 不区分环境光源； • 接近于视觉灵敏度的分光特性； • 可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定；
不足之处
设计结果
演示
背景及意义
主要内容
设计过程
不足之处
总结与不足
存在小范围的误差； 系统操作应进一步优化设计。
谢谢观看
背景及意义
主要内容
设计过程
不足之处
按键电路
本设计不需要太多 的按键操作，所以采用 独立键盘，它由四个按 键组成电路。K1、K2、 K3决定设定值大小，设 定值的范围为0~999。
背景及意义
主要内容
设计过程
不足之处
晶振电路
晶振频率：11.0592MHz
晶振就是在整个电 路的时序中提供一个基 本的时钟信号，单片机 的一切指令的执行都是 建立在这个基础上的，
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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<RX<R3 一管亮
适宜R1<RX<R2 两管亮
强光RX<R1 三管都亮，蜂鸣器响设计电路，应完成以上功能。
4.2、电路的结构、组成方块图：
从电路原理图看其实很简单，右边三个比较器部分电路完全相同。
结构分析如下：1）供电电源VCC=12V，给分压电路、比较器、发光管、蜂鸣器供电。
2）分压电路。
包括光敏电阻分压和基准电阻分压。
3）比较电路。
比较器的两个比较端一个从光敏电阻一端引出，接入比较器负比较端，另一个从三个基准电阻分压端引出，接入比较器正比较端。
若光敏电阻比较端阻值大于基准电阻，则分压也大于基准电阻，比较器输出为负，反之亦然。
4）显示报警电路。
比较器输出端通过限流电阻Rc接发光二极管，同时为防止比较器无法驱动发光管，输出端通过上拉电阻Rb接电源，以提供足够功率。
最小基准电阻发光管并联蜂鸣器。
4.3、各部分单元电路间关系:
为了分析各部分单元电路之间的关系，我以信号流程做主轴，分析如下：
1）信号采集，光敏电阻处于被测环境感光，会有一感光阻值，计为RX（原理图中用两个滑动变阻器代替）。
这样就把被测光信号转化为电信号。
2）信号测量，为了知道光敏电阻的阻值在所分的哪档之间，需要进行测量比较。
分压电路和比较电路就是完成此功能。
光敏电阻和基准电阻分别分压接入比较器两端（实际上是被测信号与基准信号比较）。
由于另一分压电阻相同，电阻大的分压就多。
比较结果反映在比较器的输出端。
采用了三个比较电路比较，就可以确定光敏电阻在四档的哪一档。
3）信号表达，通过比较器出来的是电压信号，为了使人能直接感知，接上发光二级管。
高电压即点亮发光二级管。
4.4、单元电路方案设计考虑：
设计时须对整个系统进行全面综合考虑。
以完成课题功能要求为前提，尽量使电
路简单清晰。
按照前面分析，首先应将系统分为三个模块，其中测量显示电路重点设计分析如下：
1）电源部分：为了驱动比较器，电源电压设置为12V
2）分压电路：为了便于分压比较，另一分压电阻Ra均设为相同值
3）比较电路：为了符合正常逻辑思维，应该设定光照越强，亮的发光管越多。
所以才将光敏电阻分压端接入比较器负比较端。
光最强时，电阻最小，分压最少，比较器负输入端都小于正输入端，比较
器输出都为正，三个发光管都亮。
4）为了实现光敏电阻精确连续分压，仿真时用两个滑动变阻器代替，一个粗调，一个细调。
5）显示电路：为了驱动发光管，应设置上拉电阻Rb，为了保护发光管，应设置限流电阻Rc。
个阻值计算见参数计算。
6）报警电路：应设置当光照过强时，使蜂鸣器响。
将蜂鸣器并联到Rc3和LED3两端。
仅当光照很强时，光敏电阻阻值才小于R3，蜂鸣器才响。
其他状态，蜂鸣器都不响。
具体状态分析见仿真结果
五、电路中各元器件选型和参数计算
元器件选型：
元器件类别型号
直流电源稳压直流电源 12V/1000MA
光敏电阻5537
电阻金属膜电阻
比较器HA17339
发光二极管SM210363,
蜂鸣器无源1206分体5.5欧蜂鸣器
参数计算：（根据电路原理及实际市场计算选择）
电源：VCC=12V
基准电阻：用来分档，故应等于光敏电阻三种状态下阻值。
R1=240Ω R2=1.5 kΩ R3=150 kΩ
分压电阻Ra：为了使分压不至过大或过小影响精度，取R1和R3中间大小，Ra=5 kΩ
上拉电阻Rb：Rb提供驱动电流，不宜过大，取Rb=100Ω
限流电阻Rc：Rc=（比较器输出电压-发光管压降）/发光管额定电流
经计算Rc=（12-2）/5=2 kΩ,实际取 Rc=1 kΩ,留有一定余地，另外Rc3与LED3并联蜂鸣器，测得两端电压约为7V，故取Rc3=600Ω。
参考资料
[1] 王化祥.张淑英；传感器原理及应用.天津：天津大学出版社，2007.2.
[2]康华光；电子技术基础模拟部分.北京:高等教育出版社，2006.1.
六、附件1：
整机电路原理图（附页1）
Protel原理图
七、附件2：
仿真结果（如：测试数据、波形等）（附页2）
(a）黑暗状态
（b）弱光状态
（c）适宜状态
（d）强光状态（蜂鸣器响）
八、附件3：
元器件清单及成本估算（附页3）
元器件数量价格直流电源 1 19
光敏电阻 1 0.5
电阻13 1.3
比较器 3 1.4（5个）发光二极管 3 1.08
蜂鸣器 1 0.15
总计23.43。