CN206132216U - 光强测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光强测试仪，包括壳体，壳体内设有电路板，其特征在于：电路板上设有单片机、电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路、显示电路、光强采集电路、温度采集电路和A/D转换电路，单片机连接电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路、显示电路、温度采集电路和A/D转换电路，A/D转换电路连接光强采集电路。该光强测试仪采用STC89C52单片机作为主控芯片，用LCD1602液晶屏做为显示模块，采用DS18B20温度传感器采集光温度，采用光敏电阻来接收光信号，检测光功率的变化情况，采用ADC0832模数转换芯片将合适的形式的外界信号传送给单片机进行处理，结构设计简单、用户使用方便、光强检测精度高。

Description

光强测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种光强测试仪。

背景技术

光源在我们的社会中扮演着非常重要的角色,特别地发光二极管即LED，它可以将电能直接转换成光的半导体器件。它有很多值得研究的特点，比如说它用电比较省,还有就是可以用的时间比较久。也就是说的寿命长，还有它的安全性能好，我们可以放心使用，还有最大优点就是绿色环保。在日常生活也比较常见的就是运用在各种指示灯上面。比如说交通信号灯，荧光屏，还有各种家用电器上面等等。现在全球能源比较紧缺，环境污染也严重，到处都在提倡环保。所以节约能源是我们现在乃至未来都要面对的一个比较严峻的问题。

近年来，随着科技的快速发展以及人们生活水平的提高,人们对半导体发光材料有了更新的认识。LED在相对于比较适宜的工作环境中会有较长的使用寿命，过大的光功率和较高温度都会容易损坏发光二极管，并且温度会使LED发出的光的波长发生漂移，这就影响LED在某些领域的使用，如：交通信号灯对LED发出光的颜色有严格要求，此时就要求LED的光谱特性即单色性好。

在人类近十几年的发展过程中，光强度测量仪始终广泛地应用于人民的生活和生产实践中。随着对产品质量、包装以及材料的要求越来越严格，材料的光强度特性和辐射性的测量也是日趋严重，这已经成为光强度测量的一个重要组成部分。例如，考察一些物体的反光特性时，可以利用亮度计非接触式测量的特点进行无损操作。我国经济的发展使得人民生活水平不断提高，很多照明设备的质量都需要使用高精度的光强度测量仪器进行测量。各种机动车辆的前照明灯和各种民用照明灯具的光通量的测量、荧光粉相对亮度的测量、常用热辐射体的红色比等都离不开光强度测量仪器。除此之外，随着我国人口的逐渐增多，粮食供应压力日益增大，农作物生长环境是影响着粮食产量的重要因素，因此需要对农作物生产所需要的光强度进行准确地测量。

由于光强度测量的原理简单比较容易实现，因此光强度测量时目前研究中比较流行的光度测量形式之一。光强度的需要也运用在许多实际生活中，比如说农业中、医疗设备中啊等等。到目前为止也已经有很多较为完善的光强测试仪，也有很多厂家投入到生产更先进更精准的测试仪。光强测试仪也可以分为很多种类，比如说便携式的，数字式的，智能型的，自动控制的还有手动控制的等等。

随着人类对于居住环境和生活水平的要求越来越高，“绿色照明工程”已经越来越受到人们的关注了，便携式的光强度测试仪器也正在逐渐走进人们的日常生活中。现代化计算机技术以及电子通讯技术的迅猛发展，尤其是超小型芯片和集成电路的功能日益完善，成本也在不断地降低，使得各种智能化仪器的应用也越来越广泛，以单片机为核心控制器的光强度计，具有智能化、操作简单、硬件电路简单、成本低廉等特点。因此，研究设计这个光强度测试装置对于人们的日常生活是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光强测试仪，该测试仪结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高、携带方便，很好地解决了光强的检测问题。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

光强测试仪，包括壳体，壳体内设有电路板，其特征在于：电路板上设有单片机、电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路、显示电路、光强采集电路、温度采集电路和A/D转换电路，单片机连接电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路、显示电路、温度采集电路和A/D转换电路，A/D转换电路连接光强采集电路。该光强测试仪采用STC89C52单片机作为主控芯片，用LCD1602液晶屏做为显示模块，采用DS18B20温度传感器采集光温度，采用光敏电阻来接收光信号，检测光功率的变化情况，采用ADC0832模数转换芯片将合适的形式的外界信号传送给单片机进行处理，结构设计简单、用户使用方便、光强检测精度高、携带方便。

进一步，单片机为STC89C52单片机。该单片机运行速度特别快、抗干扰能力非常强，并且功耗非常低，简单易使用、指令代码完全兼容、经济实用。

进一步，复位电路由一个轻触开关S2、一个1K的电阻R6、一个10K的电阻R9以及一个10uF的电解电容C8组成。该复位电路使用了上电复位和手动复位两种复位方式，方便用户灵活使用。

进一步，晶振电路由一个12M的晶体和两个30pF的配套电容组成。

进一步，电源电路包括USB电源线、2Pin连接器P1、六脚自锁开关S1、滤波电容C2和C3、电源指示灯R1和D1。

进一步，下载电路为STC下载器。

进一步，显示电路为LCD1602液晶显示屏。LCD1602液晶显示屏自带各种控制命令，按照时序和控制指令就可以完成各种功能需求，比如：字符闪烁、清屏、移位信息等，方便用户操作使用。

进一步，光强采集电路为光敏电阻。

进一步，温度采集电路为DS18B20温度传感器。DS18B20温度传感器可以检测到环境中到的温度，然后将温度信号直接传送给单片机I/O接口进行相应地处理。它内部的电路设计非常简单，成本比较低，它内部的ROM存储器都有唯一的64位系列号，操作起来简单，还可以实现多点测量的实验目的。

进一步，A/D转换电路为ADC0832模数转换芯片。ADC0832模数转换芯片不但处理出来的数据误差比较小，而且转换时间比较短、快而且稳定。它具有体积小、电路简单易实现、兼容性较强、性价比较高等特点而广泛用于A/D转换电路中。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型为光强测试仪，该测试仪结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高、携带方便，很好地解决了光强的检测问题。该光强测试仪采用STC89C52单片机作为主控芯片，用LCD1602液晶屏做为显示模块，采用DS18B20温度传感器采集光温度，采用光敏电阻来接收光信号，检测光功率的变化情况，采用ADC0832模数转换芯片将合适的形式的外界信号传送给单片机进行处理，结构设计简单、用户使用方便、光强检测精度高、携带方便。

该单片机运行速度特别快、抗干扰能力非常强，并且功耗非常低，简单易使用、指令代码完全兼容、经济实用。

该复位电路使用了上电复位和手动复位两种复位方式，方便用户灵活使用。

LCD1602液晶显示屏自带各种控制命令，按照时序和控制指令就可以完成各种功能需求，比如：字符闪烁、清屏、移位信息等，方便用户操作使用。

DS18B20温度传感器可以检测到环境中到的温度，然后将温度信号直接传送给单片机I/O接口进行相应地处理。它内部的电路设计非常简单，成本比较低，它内部的ROM存储器都有唯一的64位系列号，操作起来简单，还可以实现多点测量的实验目的。

ADC0832模数转换芯片不但处理出来的数据误差比较小，而且转换时间比较短、快而且稳定。它具有体积小、电路简单易实现、兼容性较强、性价比较高等特点而广泛用于A/D转换电路中。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型中光强测试仪的内部结构示意图；

图2为本实用新型中STC89C52单片机的引脚结构示意图；

图3为本实用新型中复位电路的结构示意图；

图4为本实用新型中晶振电路的结构示意图；

图5为本实用新型中电源电路的结构示意图。

图中：1-单片机；2-电源电路；3-晶振电路；4-下载电路；5-复位电路；6-显示电路；7-光强采集电路；8-温度采集电路；9-A/D转换电路。

具体实施方式

如图1至图5所示，光强测试仪，包括壳体，壳体内设有电路板，电路板上设有单片机1、电源电路2、晶振电路3、下载电路4、复位电路5、显示电路6、光强采集电路7、温度采集电路8和A/D转换电路9，单片机1连接电源电路2、晶振电路3、下载电路4、复位电路5、显示电路6、温度采集电路8和A/D转换电路9，A/D转换电路9连接光强采集电路7。该光强测试仪采用STC89C52单片机1作为主控芯片，用LCD1602液晶屏做为显示模块，采用DS18B20温度传感器采集光温度，采用光敏电阻来接收光信号，检测光功率的变化情况，采用ADC0832模数转换芯片将合适的形式的外界信号传送给单片机1进行处理，结构设计简单、用户使用方便、光强检测精度高、携带方便。

单片机1为STC89C52单片机1。该单片机1运行速度特别快、抗干扰能力非常强，并且功耗非常低，简单易使用、指令代码完全兼容、经济实用。STC89C52单片机1的工作电压为5.5V～3.3V，工作温度范围是-40～+85℃，STC89C52单片机1片上集成了的ARM是512字节，STC8952单片机1的工作频率范围在(0—40MHz)，频带范围特别的宽，有时候还能达到48MHz，它有4组共32个I/O口，其中P0口是非双向I/O口，其他三组是双向I/O口，STC89C52单片机1具有通用异步串行口(UART)，可以用定时器软件进行扩展，它有8K字节的用户应用程序空间，用户可以灵活使用，STC89C52单片机1有3个16位的定时器/计数器，有4路外部中断，它们是低电平触发或者下降沿中断。除此之外，STC89C52单片机1的功耗非常的低，当它的功耗<0.1uA的时候，为掉电模式；功耗为2mA的时候为空闲模式；正常工作模式下的功耗为4mA～7mA。

图2为STC89C52单片机1的引脚结构示意图，其中1～8脚为P1口，P1口是自己带了内部上拉电阻的8bit双向通信I/O口，不需要外部加上拉电阻，P1.0以及P1.1还可以用于定时器或者计数器2的外部技术输入和触发输入端，引脚9为复位脚(RST)。因为STC89C52单片机1它是高电平信号复位，也就是说，当RST要是有两个大于机器周期而且是连续的高电平信号输入时，这个复位引脚才会有效，才会触发复位，这个时候STC89C52RC单片机1就会执行复位初始化操作。10～17脚为P3口，P3口也是自带上拉电阻，无需外加上拉电阻，并且P3具有复用功能，P3.0可以复用为RXD，P3.1可以复用为TXD，P3.2、P3.3分别可以复用为外部中断0和外部中断1,P3.4和P3.5分别可以复用为定时器T0，定时器T1，P3.6、P3.7分别可以复用为外部数据写输入和复用为外部数据读输出，18、19脚来接外部的晶振，20脚接GND，21-28脚为P2口，P2口跟P1口一样内部自带上拉，使用时不需要再加上拉，29脚为外部执行存储代码选择脚，30脚为ALE，当在外部访问程序时需要用到这个引脚，31脚为VPP，读取外部程序的控制信号端，32～39脚为PO口，PO口跟P1口、P2口、P3口不一样，它是非双向IO口，用于输入时需要外加上拉电阻，用于输出时可以不加上拉电阻。

复位电路5由一个轻触开关S2、一个1K的电阻R6、一个10K的电阻R9以及一个10uF的电解电容C8组成。该复位电路5使用了上电复位和手动复位两种复位方式，方便用户灵活使用。单片机1STC89C52的第9脚为复位脚，给该复位脚一个足够长时间的高电平，就会触发它复位，从持续一段时间的高电平信号变成保持不变的低电平信号，就可以使得单片机1进入正常的工作状态，通过编写程序就可以使得单片机1根据程序指令执行相应的操作。另外一种复位方式：上电自动复位。就是说给板子上电的时候通过外部充电电容C8给STC89C52单片机1的复位脚(RES)大于两个机器时钟周期时的高电平信号来实现单片机1的自动复位操作的。看高电平信号的长短其实就是看充电电容的充电时间，当电源给电容的充电时间越长，则单片机1的RES引脚的高电平就会逐渐下降，最终变为低电平。也就是从高电平变成低电平，并保持不变，使得单片机1进入正常的工作状态。STC89C52单片机1的RES引脚的高电平只要能保持足够的时间，这个时间一般是大于2个机器周期，单片机1就可以进行复位操作，程序就会回到main函数最开始的位置开始执行。手动按键复位，很容易理解，就是人通过手按下复位按键按钮来让单片机1的复位脚来获得足够长的高电平信号，然后松手使得单片机1恢复到低电平信号，单片机1就执行复位功能并回到正常的工作状态，重新开始执行程序，这就是本设计的手动复位方式，方便用户灵活使用。

晶振电路3由一个12M的晶体和两个30pF的配套电容组成。STC89C52单片机1的里面是没有内置晶振，里面拥有一个用于构成振荡器的反相放大器。这个放大器的两个脚，18脚XTAL1，表示为输出端X1；19脚XTAL2表示为输入端X2。STC89C52单片机1在18和19这两个引脚上外接定时元件—无源晶体，里面的那个振荡器就会产生自激振荡，自然而然时钟也就这样产生了。无源晶体振荡器的频率一般为1.2～12MHz。也就是说可以在这些频率里面选择一个合适的频率，旁路电容值一般为5～30pF，旁路电容一般跟振荡器的频率是配套,旁路电容的阻值大小可对频率起微调的作用。

电源电路2包括USB电源线、2Pin连接器P1、六脚自锁开关S1、滤波电容C2和C3、电源指示灯R1和D1。其中P1是电源线接口，给整个板子供电；S1是一个六脚自锁开关，P1进来的电源先经过它，由它能控制整个板子电源的通断。自锁开关的顾名思义就是能锁住某种状态。在这里的意思就是说锁住接通电路的状态和断开电源的状态。当按下自锁开关的时候，及时锁住了接通状态，整个板子就有电了；反之，弹上来的时候就是了锁住断开状态。接通时给板子供电，断开时切断给板子的供电；220uF电解电容C2和104瓷片电容C3在该电路中的作用是滤波，使得板子能够得到干净的电源；R1和D1构成了电源指示灯电路,板子接通电源时,发光二极管D1正极接电源，负极接地，导通发亮，切断电路供电，指示灯不亮，这里的R1起到了限流的作用，因为发光二极管的导通电压大概是1.7V，而电源电压是5V的，如果能把限流电阻R2去掉，发光二极管D1很容易烧坏。

下载电路4为STC下载器。

显示电路6为LCD1602液晶显示屏。LCD1602液晶显示屏自带各种控制命令，按照时序和控制指令就可以完成各种功能需求，比如：字符闪烁、清屏、移位信息等，方便用户操作使用。

光强采集电路7为光敏电阻。

温度采集电路8为DS18B20温度传感器。DS18B20温度传感器可以检测到环境中到的温度，然后将温度信号直接传送给单片机1I/O接口进行相应地处理。它内部的电路设计非常简单，成本比较低，它内部的ROM存储器都有唯一的64位系列号，操作起来简单，还可以实现多点测量的实验目的。

A/D转换电路9为ADC0832模数转换芯片。ADC0832模数转换芯片不但处理出来的数据误差比较小，而且转换时间比较短、快而且稳定。它具有体积小、电路简单易实现、兼容性较强、性价比较高等特点而广泛用于A/D转换电路9中。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.光强测试仪，包括壳体，所述壳体内设有电路板，其特征在于：所述电路板上设有单片机、电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路、显示电路、光强采集电路、温度采集电路和A/D转换电路，所述单片机连接所述电源电路、所述晶振电路、所述下载电路、所述复位电路、所述显示电路、所述温度采集电路和所述A/D转换电路，所述A/D转换电路连接所述光强采集电路。

2.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述单片机为STC89C52单片机。

3.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述复位电路由一个轻触开关S2、一个1K的电阻R6、一个10K的电阻R9以及一个10uF的电解电容C8组成。

4.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述晶振电路由一个12M的晶体和两个30pF的配套电容组成。

5.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述电源电路包括USB电源线、2Pin连接器P1、六脚自锁开关S1、滤波电容C2和C3、电源指示灯R1和D1。

6.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述下载电路为STC下载器。

7.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述显示电路为LCD1602液晶显示屏。

8.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述光强采集电路为光敏电阻。

9.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述温度采集电路为DS18B20温度传感器。

10.根据权利要求1所述的光强测试仪，其特征在于：所述A/D转换电路为ADC0832模数转换芯片。