1、简易数字照度计简易数字照度计 一设计目的一设计目的 利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，然后利用 AD 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。 二设计思路二设计思路 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。 本设计的照度计由光度头和读数显示器两部分 。 1光度头的设计光度头的设计 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 AD 转化器可接受的信号。光度头由硅光电池、
2、 电阻 和滑动变阻器组成，如图 l 所示。其中 R， 、R： ，R。 、R。 为换档及反馈 电阻，R。为可调电阻，OP 为运算放大 器。可调电阻 R。外接数字电压表： 2显示器的设计显示器的设计 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。 主要由 AD 转化器 7107，共阳极数码管构成。如图。其中：C3 和 R。构成 输 入端阻容滤波电路，R。和 R， ，构成分压电路，R。和 cs 分别是积分电阻和积 分电容，C2 和 G 分别为基准电容和自动调零电容，分别为振荡电阻和电容。 三器件清单三器件清单 名称 型号 数量（个） 硅光电池 1 A/D 芯片 ICL7107 1
3、 运放 LF411cn 1 电阻 24k 1 120k 1 330 1 1M 1 470K 1 可变电阻器 500K 1 100K 1 200K 1 电容 100PF 1 CBB 电容 0.01uF 1 0.1 Uf 1 1 uF 1 0.047 uF 1 0.22 uF 1 共阳极的数码管 4 四设计原理四设计原理 该数字照度计利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，再通过 72 双积分型 AD 转换器 ICL7107 对输入的模拟电压、参考电压分别进行两次 积 分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔， 然后再利用脉冲时间间隔， 进而得出相应的数字型输 出，最后由 LED 共阳极数码
4、管将该输出直接显示。 1. 硅光电池光电信号接收端的工作原理硅光电池光电信号接收端的工作原理 图 3 是光电池的工作原理框图，光电池把接收到的光信号转变为与之成正 比的电流信号，再经 IV 转 换模块把光电流信号转换成与之成正比的电压信 号。 当发送的光信号被正弦信号调制时，则光电池输出电压信号中将包含正弦 信号，据此可通过示波器测定光电池的频率响应特性。 2. 双积分型双积分型 AD 转换器转换器 ICL7107 的工作原理的工作原理 ICL7107 的原理框图如图，它包括积分器、比较器、计数器、控制逻辑和 时钟信号源。 积分器是 AD 转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号
5、电压和基准电压进行两次积分。 比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较， 比较的结果作为数字电 路的控制信号。 时钟信号源的周期 t 作为测量时间间隔的标准时间。 它是由内部的两个反向 器以及外部的 R、C 组成的。其振荡周期 t=22RC。 计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码 器、相位驱动器、控制器和锁存器。分频器用来对时钟脉冲逐渐分频，得到所需 的计 数脉冲工和共阳极 LED 数码管公共电极所需的方波 信号 fco 译码器为 BCD-7 段译码器，将计数器的 BCD 码 译成 LED 数码管七段笔 画组成数字的相应编码。 驱动器是将译码器输出的对应于共阳极数码
6、管七 段笔画的逻辑电平变成 驱动相应笔画的方渡。 控制器的作用有：一是识别积分器的工作状态， 适时发出控制信号，使各 模拟开关接通或断开，AD 转换器能循环进行；二是识别输入电压极性，控制 LED 数码管的负号显示；三是当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位显示 “l” ，其余码全部熄灭。 锁存器用来存放 AD 转换的结果，锁存器的输出 经译码器译码后驱动 LED。它的每个测量周期包括自动调零(AZ)、信号积分(1NT)和反向积分(DE)3 个阶段。 第一阶段：自动调零阶段。转换开始前(转换控制信号 V。=o)，先将计时 器清零，并接通开关 Sz，使积分电容 C 完全放电。 第二阶段：信号积分。令开关 S，合到输入信号 VIN 一侧，积分器对 V。 N 进行固定时间丁，的积分，积分结果为 上式说
