基于ELVIS光电池照度计设计学士
基于ELVIS光电池照度计设计学士论文
北方民族大学学士学位论文论文题目:基于ELVIS光电池照度计设计系(部)名称:电气信息工程学院学生姓名:葛良均专业:测控技术与仪器学号: 20070028指导教师姓名:盛洪江论文提交时间:2011年5月 21日论文答辩时间:2011年5月28日学位授予时间:北方民族大学教务处制摘要虚拟仪器(Ⅵ) 是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,是仪器发展的一个重要方向。
与传统仪器技术不同，虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需要可以高效率地构建起形形色色的测量系统。
对大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。
LabVIEW是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，本文阐明了运用LabVIEW图形化编程语言开发虚拟照度计的设计过程。
它是利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，然后利用A／D转换器将输入的模拟电压信号转化成数字信号，再将采集到的数字信号送到设计好的虚拟照度计中进行运算处理后显示。
通过显示的电压和对应采集的标准照度进行数据标定，再经过最小二乘法对两组数据进行直线拟合，通过拟合的数值进行反求照度就达到了测量照度的目的。
关键词：LabVIEW,照度计,数据采集ABSTRACTVirtual instrument (VI) is the combination of the computer technology and the traditional instruments technology, is an important direction in the development of instrument. With traditional instruments, the virtual instrument technology means that on the general-purpose computer platform which contains data acquisition device, according to needs, you can construct various measurement system efficiently. For most users, the main work is a software design.LabVIEW is a programming language based graphical of virtual instrument software development tools, this paper expounds LabVIEW graphical programming language used to develop virtual design of the digital filter process. Silicon pv changes the optical signal into the electronic signa1．The analogy voltage is changed to digital one by the A／D(analog to digita1)converter.Then sent the collected digital signal to the virtual illuminance meter for operational treatment display. By displaying the voltage and the corresponding data collected by calibrated standard illumination, go through the least square method linear fit two sets of data, Values by fitting an anti-seeking illumination illumination to achieve the purpose of measurement.KEY WORDS: LabVIEW，Illuminance meter ，Data Acquisition目录第1章照度计及虚拟仪器概述 (2)1.1照度的定义 (2)1.2 照度计的作用 (2)1.3 虚拟仪器简介 (3)1.4 虚拟仪器的发展 (4)1.5 虚拟仪器与传统仪器比较 (5)1.6 虚拟仪器方案 (6)1.7 LabVIEW简介 (7)1.8 用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤 (8)1.9 本章小结 (8)第2章光电池 (10)2.1 光电池简介 (10)2.2 硅光电池的基本结构 (10)2.3 硅光电池的工作原理 (11)2.4 硅光电池的特性参数 (11)2.5 本章小结 (13)第3章数据采集 (14)3.1 数据采集系统的基本组成 (14)3.2 数据采集系统的主要性能指标 (16)3.3 数据采集原理 (17)3.4 采样定理 (17)3.5 NI ELVIS 原型设计面板 (17)3.6 高速率M系列PCI-6251 (19)3.7本章小结 (20)第4章系统设计 (22)4.1 设计的要求 (22)4.2 前面板的设计 (22)4.3 后面板的设计 (24)4.4 程序调试 (26)4.4 本章小结 (29)第5章数据处理 (30)5.1 照度计的标定 (30)5.2 标定数据的处理 (30)5.3 本章小结 (34)结束语 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录1基于ELVIS的光电池照度计最后运行结果图 (38)附录2基于ELVIS的光电池照度计最后运行程序框图 ..39附录3 硬件连接图 (40)附录4英文原文 (41)附录5中文译文 (48)前言仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。
基于NI ELVIS的串联谐振电路实验设计
０ 引 言
随 着测试 仪器 的 计 算 机化 的 发展 ，虚拟 仪 器 逐 渐 取代 传统 测试 仪 器 ¨ｊ。 以 电类 专 业 为例 ，其 中一 些 实 践性 较强 的课 程 中 ，如 “数 字信 号处 理 ”、“电路 原理 ”、 “电子技 术 ”等 课程 中运 用 虚 拟仪 器 技 术 ，以计 算 机 为 基础 构建 集 成化测 试 平 台 ，代 替 常 规 仪 器 、仪 表 ，利 用
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＲＬＣ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＮＩ ＥＬＶＩＳ
Ｌｔ）ｒｉｎｇ．ｙｏｎｇ ， ＳＵＮ Ｓｈｅｎｇ—ｃｈｕｎ ， ＤＯＮＧ Ｘｉｎｇ—ｔａｉ （ａ．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂ．Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
（海 军工程 大学 ａ．电气 工程 学 院 ；ｂ．训 练部 ，湖 北 武汉 ４３００３３）
摘 要 ：主要 介 绍 ＮＩ教 学 实验 室虚 拟仪 器 套件 （ＥＬＶＩＳ）在 理 工 科 院校 电类 专 业 实验教 学 中的 应 用 ，探
讨 以虚 拟 仪 器 为 核 心 的 数 据 采 集 系统 及 其 实现 信 号 检 测 技 术 的 设 计 方 案 。 首 先 介 绍 ＥＬＶＩＳ的 软 硬 件
ｔｈｅ Ｑ—ｖａｌｕｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｒａｗｉｎｇ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ—ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＥＬＶＩＳ
ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｍｏｒｅ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｈａｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｆｕｌｌｙ ｍｏｂｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ． ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＥＬＶＩＳ；ＬａｂＶＩＥＷ ； ＲＬＣ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ
照度计的原理
照度计的原理照度计，又称光度计或光照度计，是一种用来测量光照强度的仪器。
它在工业、农业、医疗、建筑等领域都有着广泛的应用。
照度计的原理是基于光的物理特性和光度学原理，通过测量光线照射到物体表面的光照强度来进行工作。
本文将从照度计的原理入手，介绍其工作原理和测量方法。
光度学原理是照度计工作的基础。
光度学是研究光的物理特性和光学性质的学科，它主要研究光的传播、吸收、散射、反射等现象。
照度计利用光度学原理来测量光线照射到物体表面的光照强度。
光照强度是指单位面积上落在垂直于光线方向的光通量，通常用勒克斯（Lux）来表示，1勒克斯等于1流明/平方米。
照度计利用光敏元件（如硅光电池、光敏二极管等）来接收光线，然后将接收到的光信号转换为电信号，再通过电路处理和显示出来，从而得到光照强度的数值。
照度计的工作原理是利用光敏元件对光信号的接收和转换。
光敏元件是一种能够将光能转换为电能的器件，它的工作原理是基于光电效应。
当光线照射到光敏元件上时，光子的能量被转化为电子的能量，从而在器件内部产生电压或电流。
照度计中常用的光敏元件有硅光电池和光敏二极管。
硅光电池是一种利用光生电压效应来工作的器件，它能够将光能转化为电能；光敏二极管则是一种利用光生电流效应来工作的器件，它能够将光能转化为电流。
这些光敏元件接收到的光信号经过放大、滤波、数字化等处理后，最终通过显示屏或数据接口来显示出光照强度的数值。
照度计的测量方法主要有直接测量法和间接测量法两种。
直接测量法是指将照度计直接放置在需要测量光照强度的位置上，通过光敏元件接收光信号并进行测量。
这种方法简单直接，适用于一些需要准确测量光照强度的场合。
间接测量法是指通过测量光源的亮度和距离来计算光照强度，然后利用照度计来进行验证和校准。
这种方法适用于一些需要大范围测量的场合，可以通过少量的测量点来得到整个区域的光照强度分布情况。
总之，照度计是一种利用光敏元件来测量光照强度的仪器，它的工作原理是基于光度学原理和光敏元件的光电效应。
基于单片机的模拟光照度计设计
文章编号：1005-5630(2021)01-0056-07DOI : 10.3969/j.issn.1005-5630.2021.01.009基于单片机的模拟光照度计设计刘建钊1,2，王 宁1,2（1．上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093；2．上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）摘要：为了能使照度计显示照度的同时，将照度值所对应的感应电压值也显示出来，方便对光电探测器的工作状态进行实时监测，设计了基于单片机的模拟光照度计。
对该光照度计的光电转换电路、放大滤波电路、A/D 转换电路、显示电路以及报警电路进行了设计，搭建了硬件电路系统，做出了光照度计的实物，并完成了对实物的调试工作。
实验证明，所设计的光照度计可有效显示感应电压值。
关键词：感应电压；照度测量；单片机；实物调试中图分类号：TK 01+9 文献标志码：ADesign of analog illuminometer based onsingle chip microcomputerLIU Jianzhao 1,2，WANG Ning1,2（1. Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai forScience and Technology, Shanghai 200093, China;2. School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai forScience and Technology, Shanghai 200093, China ）Abstract: In order to display the luxmeter of illumination and the induced voltage of illuminance,we design illuminometer based on a single chip microcomputer simulation, and the photoelectric conversion circuit, amplifier filtering circuit, A/D conversion circuit, display circuit and alarm circuit. The hardware circuit system is built. The debugging is completed. Experiments show that the system of illuminometer can display the induced voltage effectively.Keywords: induced voltage ；illumination measurement ；single chip microcomputer ；physical debugging收稿日期 ：2020-11-05基金项目 ：国家自然科学基金（61804096）；国家重点研发计划（2017YFB0503102、2018YFC1313803、2018YFA0701800）作者简介 ：刘建钊(1997—)，男，硕士研究生，研究方向为光电检测。
自制简易数字照度计
自制简易数字照度计苏黎明;刘爱华【摘要】利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号,然后利用A/D转换器ICL7107将输入的模拟电压信号转化成数字信号,再通过LED共阳极数码管将该输出值直接显示,由此构成数字照度计.该照度计制作简单,读数方便,费用少.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)003【总页数】4页(P57-60)【关键词】照度计;硅光电池;共阳极数码管【作者】苏黎明;刘爱华【作者单位】山东师范大学物理与电子科学学院,山东,250014;山东师范大学物理与电子科学学院,山东,250014【正文语种】中文【中图分类】TB96随着数字技术的发展以及模拟技术缺陷的日益明显,数字仪器取代模拟仪器已成为电子仪器的发展趋势[1-2]。
在工农业生产中,光照度是衡量生产环境的一个重要指标。
例如,在农业生产上,使用照度计测量太阳辐射的光照度,可以直接反映作物生长与光照度的关系,准确把握光照强度和光照时间是保障作物增产增收的关键。
但是市场上常用的照度计,动辄几千元,对于非高精度要求的用户而言费用的确过高。
本文设计的简易照度计,仅利用硅光电池、ICL7107和 LED共阳极数码管等少量元器件,花费不过十几元,但读数迅速、方便,制作简单,原理易懂。
1 设计照度是受光照平面上接受的光通量的面密度。
数字照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器,是光学测量中用得最多的仪器之一[3-7]。
本设计的照度计由光度头和读数显示器两部分组成。
1.1 光度头的设计光度头又称光探头,主要是接受光信号,然后通过硅光电池把它转化成电信号,再通过分压电路转化成A/D转化器可接受的信号。
光度头由硅光电池、电阻和滑动变阻器组成,如图1所示。
其中 R1、R2,R3、R4为换档及反馈电阻,R5为可调电阻,OP 为运算放大器。
可调电阻R5外接数字电压表。
1.2 显示器的设计显示器把模拟信号转化成数字信号,并通过数码管显示出相应的照度值。
基于Si光电池的照度计设计与调试
实现方案原理图如图 4 所示，其实现过程如下： 首先是经过方案三的电流转换成电压后，然后经过 PCF89C51 数模转换，接 着 PCF89C51 把数据传入到 51 单片机中，然后在 51 单片机中配置了上拉电阻给 P0 端口，使其能输出一个高电平，再让其接一个锁存器 74HC573，用来驱动 LED 数码管动态段选显示。然后在数码管位选上，又利用了 74LS138 译码器来控制， 通过编程相应的 AD 驱动程序以及 LED 显示程序，最终可以得到如下图的仿真 结果。
2 设计方案及比较
整体思路是将光电池的电流转换成电压，然后经过 ADC 转换，再通过 LED 数码管显示，最后对比照度计与 LED 数码管的数据，画出其关系曲线，拟合曲 线就可以实现照度计的设计。其的设计与调试都是基于 51 单片机以及硅光电池。
2.1 方案一
方案一采用的是硅光电池与电阻进行串联，然后测量电阻两端的电压，再经 过 PCF89C51 进行模数转换，再利用 51 单片机处理采样的数据，最后再经过 LED 数码管进行显示。
测量值示数 33.6 78.6 127.3 156.1 198
误差差值 0.6 0.4 0.7 1.1 5
相对误差% 1.81 0.5 0.55 0.71 2.6
通过求相对误差的平均值，即为（1.81+0.5+0.55+0.71+2.6）/5，其结果为 1.23
说明其符合了测量误差的百分之 5 的要求。
图 2 方案二原理图
2
武汉理工大学《光电技术》课程设计说明书
2.3 方案三
方案三如图 3 所示，该电路是由两级放大器组成，第一级放大器 2 脚与 3 脚接的是电流源，然后在 1 脚与 2 脚间接一个电阻与电容，电阻 R1 的作用是将 电流源转换成电压的形式，电容 C2 的作用是对其电压进行滤波。然后将从电流 源转换成电压后接第二级运放的 5 脚，然后再利用运算放大器的虚短与虚断，可 以知道 6 脚的电位与 5 脚的相同。因此 R2，R3 之间就有一个回路到地端，又因 为 7 脚与 R2 的另一端相连，所以 7 脚的电压为 U5*R2/（R2+R3）当 R2 远大于 R3 时，7 脚的电压就是 6 脚的电压，也就是 5 脚的电压，即为电流源与 R1 电阻 的乘积。
基于BHl710的照度计设计
图 ２ 传 感 器 内部 结构 图
Ｂ ７０可 以应 用 于 大 范 围 的 照 度 检 测 ， 耗 低 ， 用 电路 简 单 易 于 制 作 ， 型 应 用 电 路 如 图 ３ Ｈ１ １ 功 应 典
所示 引。
图 ３ Ｂ ７０应 用 电 路 Ｈ１１
２ ３液 晶显 示模块 选型 ．
采 用 Ｌ Ｄ液 晶显示 器作 为显 示单 元 ， 晶显 示 器 以 其微 功 耗 、 积小 、 示 内容 丰富 、 薄轻 巧 的诸 Ｃ 液 体 显 超 多优点 ， 袖珍 式 仪表 和低 功 耗应 用 系统 中得 到越 来越 广 泛 的应用 。与 Ｌ Ｄ数码 管相 比 ， 用 Ｌ Ｄ液 晶 在 Ｅ 采 Ｃ
映作物生长与光照度的关系， 准确把握光照强度和光照时间是保障作物增产增收的关键 。可见 ， 准确的测 量 光 照强度 在生 产生 活 中非常 重要 Ｊ 。但是 市场 上常 用 的照 度计 ， 一般 用 户而 言 费用 过 高 。本文 设 计 对 的简易照度计 ， 仅利用照度传感器 Ｂ １１ 、 Ｈ ７０ 单片机和 Ｌ Ｄ ６２等少量元器件 ， Ｃ １０ 花费不过十几元 ， 但读数迅 速、 方便 ， 制作简单 ， 原理易懂。
２ ２照 度传 感器 Ｂ ７ ０ ． Ｈ１ １
照度传感器 Ｂ １１Ｆ Ｃ具有与人 的视觉灵敏度相似的优 良光谱灵敏度特性 ， 以测量从黑暗到 日 Ｈ ７０Ｖ 可 光直射 环 境 的宽范 围 的照度 ， 测量 照度 范 围为 １～ ５ ３ 克斯 Ｊ Ｈ１ １ ６５ ５勒 。Ｂ ７０为 １ 串行数字 输 出型环境 ６位 光传感器 ， 采用 Ｉ ｃ总线接 １ ， ５ 可以便捷的与单片机系统进行通信。另外 ，Ｈ ７ ０内置有待机功能， Ｂ １１ 待机 电流只有 ００ ｕ 有助于便携式电子机器朝着低电流化方向更进一步发展。 ．１Ａ， Ｂ １１ Ｈ ７０传感器内部结构如 图２所示 。光电二极管 Ｐ Ｄ具有近似人 眼视觉灵敏度 的感光范围， 将检测 到的光强信号转换为电流信号 ， 然后经集成放大器 Ａ Ｐ Ｍ 放大并转换为电压信号 ， 再经 １ 位模数转换模块 ６ Ａ Ｃ转换成数字量后 由 Ｉ Ｄ ｃ接 Ｈ传送出去。
光电技术基于Si光电池的照度计设计与调试课程设计报告
目录1 技术指标 (1)2设计方案及其比较 (1)2.1 方案一 (1)2.2 方案二 (2)2.3 方案三 (2)2.4 方案比较 (3)3 实现方案 (3)3.1 硬件部分 (3)3.2 软件部分 (8)3.3 测试电路 (20)4 调试过程及结论 (20)4.1调试过程的现象 (20)4.2 调试过程中出现的问题 (21)4.3 调试结论 (21)5心得体会 (21)6 参考文献 (22)基于Si光电池的照度计设计与调试1技术指标（1）要求系统测量范围为0-200lx，测量精度达到1lx；（2）设计光电池输出信号处理电路，要求可以控制处理后的电压幅度；（3）设计照度计硬件电路系统，要求系统各个模块能够正常工作；（4）设计照度计软件控制系统，要求系统整体工作稳定；（5）给设计系统定标，要求测量结果误差在1%以内。
2 设计方案及其比较当光电池的光敏面收到光照射时，PN节耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合的电路中产生光电流。
首先将光电流经过I/V变换和电压放大后形成直流电压信号，其次通过模数转换电路将处理得到的直流电压信号转换为数字电压信号，再通过单片机处理后得到可以反应光照度的数字信号，最后通过LCD 实时显示出来。
照度计的系统框图如图1所示。
图1 照度计系统框图2.1方案一通过电阻转换的方式进行I/V转换，如图2，之后将电压放大后的直流电压信号通过由ADC0809构成的A/D转换模块得到数字电压信号，然后，通过单片机得到可以反应光照度的数字信号，最后，通过LED数码管实时显示出来。
图2 电阻转换模块2.2方案二通过三极管构建放大电路得到电压信号进行I/V转换，如图3，之后将电压放大后的直流电压信号通过由ADC0809构成的A/D转换模块得到数字电压信号，然后，通过单片机得到可以反应光照度的数字信号，最后，通过LED数码管实时显示出来。
图3 三极管转换模式2.3方案三通过集成运放芯片构建放大电路得到电压信号进行I/V转换，如图4，之后将电压放大后的直流电压信号通过由ADC0809构成的A/D转换模块得到数字电压信号，然后，通过单片机得到可以反应光照度的数字信号，最后，通过LED数码管实时显示出来。
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基于ELVIS光电池照度计设计学士北方民族大学学士学位论文论文题目:基于ELVIS光电池照度计设计系(部)名称:电气信息工程学院学生姓名:葛良均专业:测控技术与仪器学号: 20070028指导教师姓名:盛洪江论文提交时间:2011年5月 21日论文答辩时间:2011年5月28日学位授予时间:北方民族大学教务处制摘要虚拟仪器(Ⅵ) 是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,是仪器发展的一个重要方向。
与传统仪器技术不同，虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需要可以高效率地构建起形形色色的测量系统。
对大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。
LabVIEW是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，本文阐明了运用LabVIEW图形化编程语言开发虚拟照度计的设计过程。
它是利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，然后利用A／D转换器将输入的模拟电压信号转化成数字信号，再将采集到的数字信号送到设计好的虚拟照度计中进行运算处理后显示。
通过显示的电压和对应采集的标准照度进行数据标定，再经过最小二乘法对两组数据进行直线拟合，通过拟合的数值进行反求照度就达到了测量照度的目的。
关键词：LabVIEW,照度计,数据采集ABSTRACTVirtual instrument (VI) is the combination of the computer technology and the traditional instruments technology, is an important direction in the development of instrument. With traditional instruments, the virtual instrument technology means that on the general-purpose computer platform which contains data acquisition device, according to needs, you can construct various measurement system efficiently. For most users, the main work is a software design.LabVIEW is a programming language based graphical of virtual instrument software development tools, this paper expounds LabVIEW graphical programming language used to develop virtual design of the digital filter process. Silicon pv changes the optical signal into the electronic signa1．The analogy voltage is changed to digital one by the A／D(analog to digita1)converter.Then sent the collected digital signal to the virtual illuminance meter for operational treatment display.By displaying the voltage and the corresponding data collected by calibrated standard illumination, go through the least square method linear fit two sets of data, Values by fitting an anti-seeking illumination illumination to achieve the purpose of measurement.KEY WORDS: LabVIEW，Illuminance meter ，Data Acquisition目录第1章照度计及虚拟仪器概述 (2)1.1照度的定义 (2)1.2 照度计的作用 (2)1.3 虚拟仪器简介 (3)1.4 虚拟仪器的发展 (4)1.5 虚拟仪器与传统仪器比较 (5)1.6 虚拟仪器方案 (6)1.7 LabVIEW简介 (7)1.8 用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤 (8)1.9 本章小结 (8)第2章光电池 (9)2.1 光电池简介 (9)2.2 硅光电池的基本结构 (9)2.3 硅光电池的工作原理 (10)2.4 硅光电池的特性参数 (10)2.5 本章小结 (12)第3章数据采集 (13)3.1 数据采集系统的基本组成 (13)3.2 数据采集系统的主要性能指标 (15)3.3 数据采集原理 (16)3.4 采样定理 (16)3.5 NI ELVIS 原型设计面板 (16)3.6 高速率M系列PCI-6251 (18)3.7本章小结 (19)第4章系统设计 (20)4.1 设计的要求 (20)4.2 前面板的设计 (20)4.3 后面板的设计 (22)4.4 程序调试 (24)4.4 本章小结 (26)第5章数据处理 (27)5.1 照度计的标定 (27)5.2 标定数据的处理 (27)5.3 本章小结 (31)结束语 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1基于ELVIS的光电池照度计最后运行结果图 (35)附录2基于ELVIS的光电池照度计最后运行程序框图 (36)附录3 硬件连接图 (37)附录4英文原文 (38)附录5中文译文 (45)前言仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。
随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。
仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。
近年来，伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展，仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。
1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。
本文从理论上简单介绍了虚拟仪器设计技术，并用软件LabVIEW 实现了简单的照度计。
基于ELVIS的光电池照度计设计是在ELVIS数据采集的平台上，利用LabVIEW的开发平台对光照度计的设计，它具有开发简单，开发周期短，价格便宜等特点。
我对虚拟仪器的研究仅是一个开端，希望能为以后的研究工作做一些铺垫工作。
第1章 照度计及虚拟仪器概述1.1照度的定义入射到单位面积上的光通量称为照度[9]。
即 dAd E V V φ= 照度的单位为lx （勒克斯），1lm 的光通量均匀分布在1平方米的平面上所产生的照度为1lx 。
光通量的定义为：e V CV φφλ=式中：V φ为光通量，单位lmC 为比例系数，683lm/W ；e φ为辐通量，W ；从定义可见，辐通量为1W ，波长等于555nm 的绿光的光通量（即视觉感受）为683lm ，即1lm 的光通量所相当的瓦特数为6831（对波长为555nm 而言）。
对其他波长，1lm 光通量所相当的瓦特数都大于6831。
1.2 照度计的作用照度与人们的生活有着密切的关系。
充足的光照，可防止人们免遭意外事故的发生。
反之，过暗的光线可引起人体疲劳的程度远远超过眼睛的本身。
因此，不适或较差的照明条件是造成事故和疲劳的主要原因之一。
现有统计资料表明，在所有职业劳动的事故中约有30％是直接或间接因光线不足所造成的。
对体育场（馆）的光照要求是非常严格的，光照过强或过暗都会影响比赛的效果。
那么，人们居住的室内对照度的卫生学要求是如何呢？照度是在卫生学中一项十分重要的指标。
光是指能引起人眼睛光亮感觉的电磁辐射，当光线进入眼睛后可产生的知觉称为视觉。
人们所见的光是指可见光，其波长范围在380～760nm （纳米）之间。
目前采光可分为自然采光和人工光源两大类。
自然采光是指室内和地区的天然照度，有直接的日光照散射光和周围物体的反射光，常用采光系数和自然照度表示。
而采光系数是指采光口的有效面积与室内地面面积之比。
一般住宅的采光系数在51～151之间，居住面积比在81～101之间（窗面积／室内地面面积）。
自然照度系数是用于评价自然光的照度水平。
它是反映室内的和同时从室外来的光照射关系。
也反映出当地光气候（自然光能源和气候的阳光照度指标的总和）。
为保障人们在适宜的光照下生活，我国制定了有关室内（包括公共场所）照度的卫生标准。
如在公共场所商场（店）的照度卫生标准≥100Lx；图书馆、博物馆、美术馆、展览馆台面照度的卫生标准≥100Lx；公共浴室照度卫生标准≥50Lx；浴室（淋、池、盆浴）≥30Lx，桑那浴室≥30Lx.国外有关室内照度的标准，如德国推荐几种额定光强，办公室包括文书工作区为300Lx ，打字，绘图工作为750Lx ；在工厂，生产线上的视觉工作的照度要求为1000Lx ；酒店、公共房间为200Lx ；接待点、出纳柜为200Lx ；商店的橱窗为1500～2000Lx ；医院病房为150～200Lx ，紧急治疗区为500Lx ；学校、教室为400～700Lx ；食堂、室内健身房为300Lx 等。
对于照度大小的测量方法，一般用照度计测量。
照度计可测出不同波长的强度（如对可见光波段和紫外线波段的测量），可向人们提供准确的测量结果。
总之，照度与人体健康，尤其是对眼睛的保健有着极其重要的卫生学意义[8]。
1.3 虚拟仪器简介虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。
使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。
虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。
20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。
虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。