大连理＿［大学硕士学位论文

３高精度照度计硬件系统设计

３．１系统硬件总体设计方案

本系统的硬件电路总体设计思想是：以单片机ＡＴ８９Ｃ５１为核心的中央处理器，辅以外围模拟、数字电路功能模块，实现从光电传感器传来的信号测量到最后的显示输出。测量控制部分是整个系统的核心部分，是整个系统的主要功能完成部分Ｉ唧。系统硬件原理框图如图３．１所示。

堕

硅

光

电

池光电转换及前置放

大一

图３．１系统硬件原理框图片机测量控制系统

Ｆｉｇ．３．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍ

３．２光电传感器的选型

目前，光电检测技术中常用到的一些光电检测器件有光电倍增管、雪崩二极管、光电二极管、光电三极管、ＰＩＮ光敏电阻、光敏电池以及ＣＣＤ阵列等一些半导体器件。通过比较只有硅光电池是最理想的选择，它不需要外加电源就能直接把光能转换成电能，而且光电流和照度成线性；它的光谱灵敏度与人眼的灵敏度较为接近；它的响应时间短、性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等优点．故选择硅光电池作为此系统的光电检测器件。

３．２．１硅光电池的工作原理

硅光电池是一种利用光生伏特效应制成的光电转换器件，通过将光信号转变为电信号来检测待测量。光电池工作原理，当光照射Ｐ—Ｎ结时，原子受激发而产生电子一空穴对，由于电子和空穴分别向两极移动而产生电动势，两极接入电路就能产生电流了【“】。