1、 1 第 1 章 概述 1.1 设计背景 随着数字技术的发展，模拟技术的缺陷日益明显，数字仪器取 代模拟仪器已经成为电子仪器的发展趋势。 并且在医学研究方面和农 业养殖方面，照度仪的用处越来越大。在照度测量方面，一般照度仪 精确度很低，读数不方便且误差较大，已经逐渐被淘汰。而数字照度 仪集读数方便、迅速、精确度高等特点于一体，优势明显，成为实验 室乃至市场的首选。国外数字照度仪的发展已经有好多年的历史，而 且许多企业在生产照度仪。例如德国的 testo540。照度仪适合人眼 光谱的传感器具有读数锁定功能，便于读数，显示最大/最小值。还 有各种特殊功，特殊环境下用的照度仪，如水下照度仪，顾名思义
2、就 是在水下使用的照度仪； 另外紫外线照度仪， 可测量220到270纳米， 可用于卫生、医疗、化工、电子、航天等行业。现在数字照度仪正在 向着分辨率高、小巧便捷、反应迅速的方向发展。数字照度仪在国内 的发展起步虽然比较晚，但是发展速度非常迅猛。 例如广州宏诚集团 电子科技有限公司、 陕西华夏亨通电子科技有限公司等产的照度仪就 可以和技术先进国家的照度仪相媲美。 精美的光度测量、 折叠式设计、 方便携带等都是国内照度仪的优点。 但是市场上的常用的照度仪，动 辄几千元，对于非高度要求的小用户话费的确太高。故做此简易照度 仪，仅利用硅光电池、AT89C51 和 LED 共阳极数码管等少量元器件， 花
3、费不过几十元，但读数迅速、方便，制作简单，原理易懂。 2 1.2 实验任务 利用硅光电池为信号输入电路， 以 AT89C51 单片机芯片设计控制电路， 制作一个简易照度计，可以通过 LCD 显示屏显示照度值。 1.3 背景知识 硅光电池硅光电池的光电转换原理的光电转换原理： 光电池是一种特殊的半导体二极管，能将可见光转化为直流电。 有的光电池还可以将红外光和紫外光转化为直流电。 光电池是太阳能 电力系统内部的一个组成部分， 太阳能电力系统在替代现在的电力能 源方面正有着越来越重要的地位。 最早的光电池是用掺杂的氧化硅来 制作的， 掺杂的目的是为了影响电子或空穴的行为。硅光电池因具有 性能稳定、
4、 光谱响应范围宽、 转换效率高、 线性响应好、 使用寿命长、 耐高温辐射、光谱灵敏度和人眼灵敏度相近等优点而得到广泛应用。 硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。 它的结构很简 单，核心部分是一个大面积的 PN 结，把一只透明玻璃外壳的点接触 型二极管与一块微安表接成闭合回路，当二极管的管芯（PN 结）受 到光照时， 你就会看到微安表的表针发生偏转， 显示出回路里有电流， 这个现象称为光生伏特效应。硅光电池的 PN 结面积要比二极管的 PN 结大得多，所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。当光照射 到 P 区表面时， 如果光子能量大于硅的禁带宽度， 则在P 型区内每吸 收一个光子便产生一个“电子-空穴”对。 由于 PN 结内电场的方向是 由 N 区指向 P 区，所以扩散到 PN 结附近的“电子-空穴”对会分离。 3 光生电子被推向 N 区，光生空穴被留在 P 区，从而使 N 区带负电，P 区带正电，形成光生电动势。 AT89C51： AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable
