光控数字温度时钟课程设计报告.docVIP

PAGE PAGE 1 . . 序号： 20 光电技术课程设计 题 目： 光控数字温度时钟 学 生 王较军 班 级 电子2011-2BF 学 号 物理与电子学院 专 业 电子科学与技术 指导老师 梅孝安 职 称 副教授 完成时间 2015年6月12日 （ 湖南理工学院物理与电子学院 ） 整体设计思想 本次实验采用通用51单片机（AT89C51）。DS1302作为基本时钟，并带有蜂鸣器模块，实现报时闹铃功能。使用TLC1543芯片（10位串行A/D）作为温度光强采集模块。温度采集采用热敏电阻、光强采集采用光敏电阻。亮度控制采用D/A输出（DAC0808），采用LED数码管动态显示。出于方便、高效考虑，设置两个按钮一为功能键，一为加键。 系统硬件电路设计（ 本设计硬件总设计图如图1所示。温度由热敏电阻采集经处理后转换为温度显示，光强每经过一段时间间隔由光敏电阻采集一次，转换为数字信号后通过DACO8O8芯片控制（D\A输出）达到调节LED数码管显示亮度的目的。 图1 设计总电路图 DS1302模块 DS1302模块以DS1302时钟芯片为主体构成，用于基本的时间显示。其硬件结构图如图2所示。DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。缺点是时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱。模块软件设计见设计报告系统程序设计部分。 图2 DS1302模块电路图 数码管及数码管驱动模块 数码管模块如图3所示： 图3 数码管模块 在数码管显示上将第三个数码管反向安置，使得第二、第三个数码管的小数点位组成一对，实现时钟的秒显示功能。第三个数码管译码表：0xc0, 0xcf, 0xa4, 0x86, 0x8b, 0x92, 0x90, 0xc7, 0x80, 0x82, 0x70 数码管驱动模块，如图4,图5所示： 图4 数码管驱动模块 图5 数码管驱动模块 其中，DAC0808用于实现亮度调节（D\A转换）， 温度光强采集模块 模块结构如图6所示 图6 温度光强采集模块 采集温度用热明电阻，热敏电阻的主要特点是：① \t /subview/284445/_blank 灵敏度较高，其 \t /subview/284445/_blank 电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；② \t /subview/284445/_blank 工作温度范围宽，常温 \t /subview/284445/_blank 器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～-55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强。 采集光强使用光敏电阻，光敏电阻的工作原理是基于内 \t /view/_blank 光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的 \t /view/_blank 金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加 \t /view/_blank 直流电压，也加 \t /view/_blank 交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数