LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要

隨著“十二五”節(jié)能減排計(jì)劃的推進(jìn)，LED光源發(fā)光效率的不斷突破，國(guó)家發(fā)改委宣布，普通照明白熾燈將在未來(lái)五年將逐步退出市場(chǎng)。LED照明光源的廣泛應(yīng)用，以及不同于傳統(tǒng)光源的檢測(cè)方法，給LED光源檢測(cè)提出了新的要求，完善的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法有利于資源的整合，有利于加速LED產(chǎn)品的快速發(fā)展，因此，LED光源檢測(cè)對(duì)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的作用。LED路燈作為L(zhǎng)ED照明光源之一，LED路燈燈具尺寸與普通照明用LED光源差別較大，LED路燈檢測(cè)環(huán)境條件要求嚴(yán)格，檢測(cè)難度大，檢測(cè)設(shè)備要求高，造成了檢測(cè)成本高，檢測(cè)方法普及性差。設(shè)計(jì)一種較為簡(jiǎn)易，具有較高精確度的LED路燈光學(xué)性質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)具有必要性。綜合國(guó)內(nèi)外LED路燈光源檢測(cè)方法，文中采用燈具旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)，通過(guò)傳感器固定，燈具旋轉(zhuǎn)的方式，測(cè)量LED路燈全空間范圍的光照強(qiáng)度。本文完成了光傳感器修正，并給出了光照強(qiáng)度測(cè)量的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)描述了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件控制方案。電路主要由運(yùn)算放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路和顯示電路組成。采用具有高靈敏度、高線性度的硅光電池作為光傳感器，經(jīng)過(guò)人眼視覺(jué)特性曲線V(λ)和余弦修正后的硅光電池，將采集到的光信號(hào)輸出為線性、穩(wěn)定的電流信號(hào)，通過(guò)ICL7650前置放大電路將微弱電流放大到電壓信號(hào)，經(jīng)濾波處理，再經(jīng)二級(jí)放大電路放大到適合采集的電壓。由于光信號(hào)強(qiáng)度變化范圍跨度大，采用了MAX4602模擬開(kāi)關(guān)自動(dòng)調(diào)節(jié)前置放大量程。放大電路輸出的電壓值輸入到16位高精度A/D轉(zhuǎn)換電路器MAX1134，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)控制在液晶上顯示轉(zhuǎn)換值。根據(jù)光照強(qiáng)度與距離平方反比定律，通過(guò)軟件修正和校準(zhǔn)照度檢測(cè)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，驗(yàn)證了LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

引言（一級(jí)標(biāo)題、頂格、加粗、宋體四號(hào)、1.5倍行距）

1879年，愛(ài)迪生發(fā)明了鎢絲燈，成為第一盞具有實(shí)用價(jià)值的燈，開(kāi)啟了人

類照明發(fā)展的新時(shí)代。直到20世紀(jì)50年代，英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了砷化鎵發(fā)出的電

致發(fā)光和紅外輻射，從而誕生了第一個(gè)現(xiàn)代的發(fā)光二極管（LED）[1]。伴隨著科學(xué)研究的深入，橙色光、黃色光和綠光的發(fā)光二極管相繼制造出來(lái)，并且發(fā)光二極管也遵循自身的摩爾定律，大約每18個(gè)月亮度提高2倍左右。發(fā)光二極管發(fā)光效率和光能量的不斷提高，LED在大屏幕顯示、景觀照明及建筑物外觀照明、信號(hào)指示燈、汽車照明和普通照明等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。LED發(fā)光效率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般性光源，但是由于價(jià)格和技術(shù)等因數(shù)，LED還未能普及照明市場(chǎng)。2011年11月，國(guó)家發(fā)改委、商務(wù)部等部門聯(lián)合發(fā)表了《關(guān)于逐步禁止進(jìn)口和銷售普通照明白熾燈的公告》的公告，決定從2012年10月1日起，分階段按功率大小逐步禁止進(jìn)口和銷售普通白熾燈[2]。白熾燈的即將退市，點(diǎn)亮了LED的發(fā)展前途。LED的興起，由于具有不同于傳統(tǒng)光源的發(fā)光原理，LED光電檢測(cè)方法也不盡相同，給LED檢測(cè)帶了新的課題[3]。LED路燈作為大功率光源，與傳統(tǒng)高壓鈉燈路燈相比，具有耗電少、壽命長(zhǎng)、顯色性好等優(yōu)點(diǎn)。目前，LED路燈已在多個(gè)城市試點(diǎn)安裝，但照明用LED檢測(cè)方法還不完善，檢測(cè)技術(shù)要求的正式標(biāo)準(zhǔn)還不健全，在分析光效、配光、光衰、色溫等技術(shù)問(wèn)題上[4]，還存在檢測(cè)的漏洞。若果檢測(cè)問(wèn)題不解決，將會(huì)引起LED照明產(chǎn)品盲目發(fā)展，造成了產(chǎn)品混亂，不利于新產(chǎn)品的研發(fā)和市場(chǎng)的推廣應(yīng)用。因此，LED照明檢測(cè)的發(fā)展將為制約LED照明發(fā)展的因素，檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定將會(huì)促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)的合理發(fā)展，有利于資源的整合，對(duì)LED照明的發(fā)展具有重要的意義。

• 緒論（一級(jí)標(biāo)題、頂格、加粗、宋體四號(hào)、1.5倍）
  

1.1LED照明發(fā)展概述

2011年聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)在南非城市德班召開(kāi)，大會(huì)關(guān)注的主題是“節(jié)能減排”，減少對(duì)地球環(huán)境的污染。“節(jié)能減排”的目標(biāo)就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染排放。LED照明將受益于節(jié)能減排計(jì)劃，將會(huì)推動(dòng)LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。從LED的誕生到現(xiàn)在，隨著LED光效的逐步提高，給世界各國(guó)照明市場(chǎng)帶來(lái)了新的希望。1968年，LED第一批產(chǎn)品應(yīng)用于指示燈，發(fā)光效率僅為0.1lm/w，90年代期間，芯片尺寸和材料技術(shù)的發(fā)展使商用LED光通量提高了近20倍，1998年，Lumiled公司推出了1W級(jí)的大功率器件，LED第一次顯露出進(jìn)入普通照明領(lǐng)域曙光[5]。在各國(guó)對(duì)半導(dǎo)體支持力度方面，日本在1998年率先開(kāi)展“21世紀(jì)照明”計(jì)劃，要求LED發(fā)光效率提高到傳統(tǒng)熒光燈的兩倍。從2000年起，美國(guó)決定投資5億美元用于支持“國(guó)家半導(dǎo)體照明計(jì)劃”。歐盟在2000年宣布啟動(dòng)“彩虹計(jì)劃”，補(bǔ)助推廣白光LED的應(yīng)用。韓國(guó)從2000年到2008年的“GaN半導(dǎo)體計(jì)劃”，研究以GaN為材料的LED[6]。為了緊跟國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的新型能源的發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)在2003年，由中國(guó)科技部牽頭開(kāi)始建立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地。2006年，半導(dǎo)體照明列為國(guó)家“十一五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。2009年初，中國(guó)科技部推出“十城萬(wàn)盞”計(jì)劃，旨在推動(dòng)中國(guó)LED行業(yè)的發(fā)展，降低能耗，在21個(gè)國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)城市實(shí)行路燈改造計(jì)劃，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，逐步擴(kuò)大成新型LED

路燈。“十城萬(wàn)盞”計(jì)劃推動(dòng)了LED路燈的快速發(fā)展，LED路燈發(fā)光效率不斷提高。2011年10月31日，中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部公布，由中國(guó)科學(xué)院福建物構(gòu)所、三安光電股份有限公司及福建萬(wàn)邦光電科技有限公司聯(lián)合研制出的LED路燈整體初始光效達(dá)到131.42lm/W，達(dá)到了世界最高值。

1.2LED檢測(cè)技術(shù)

1.2.1LED光電檢測(cè)發(fā)展概述

光電檢測(cè)是光學(xué)系統(tǒng)和電系統(tǒng)的結(jié)合，它將光輻射流經(jīng)過(guò)一定規(guī)律的變換，形成帶有信息的光信號(hào)，并通過(guò)光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)[7]，將微弱電信號(hào)放大后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)顯示設(shè)備顯示出檢測(cè)值的過(guò)程。

1960年成功研制紅寶石激光器后，相繼又發(fā)明了He-Ne激光的氣體激光器和GaAs半導(dǎo)體激光器。激光器推到了光電檢測(cè)技術(shù)的極大發(fā)展，不僅因?yàn)榧す馄鹘o光電檢測(cè)儀器提供了主動(dòng)照明的可能性，而且實(shí)現(xiàn)了傳送、接收和加工光電信息的方法，大大提高了光電檢測(cè)的精確性和抗干擾能力。

1970年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出了第一個(gè)攝像器件（CCD）[8]，CCD不僅可以完成人眼視覺(jué)范圍的圖像測(cè)量，還能測(cè)量紅外波段和紫外波段的光譜測(cè)量。1982年，推出了隧道顯微鏡，能夠測(cè)量出微小尺寸的電荷密度，1986年原子力顯微鏡問(wèn)世，提高了光電測(cè)量精度。微電子的問(wèn)世，使得處理器得以高速發(fā)展。由于微機(jī)具有運(yùn)算、處理、校驗(yàn)、邏輯判斷、存儲(chǔ)等功能，檢測(cè)設(shè)備和微機(jī)相結(jié)合，使得光電檢測(cè)趨向于智能化發(fā)展[9]。

LED光源具有不同于傳統(tǒng)光源的發(fā)光原理。傳統(tǒng)光源是以熱輻射形式發(fā)出光，而LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件，可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光。LED

的最主要部件是一個(gè)半導(dǎo)體晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，接電源負(fù)極，一端接電源正極，整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于半導(dǎo)體晶片的

PN結(jié)時(shí)，電子會(huì)被推向P區(qū)，P區(qū)的空穴和電子復(fù)合，就會(huì)以光子的形式發(fā)出光[10]。傳統(tǒng)光源是以自發(fā)輻射的方式發(fā)出光子。LED光源和傳統(tǒng)光源發(fā)光原理的差異，造成了光源光譜和光電檢測(cè)方面的特殊性。

LED光源與傳統(tǒng)光源的比較有以下特點(diǎn)：

（1）LED體積小，外形尺寸各不相同，根據(jù)外形尺寸的不同應(yīng)用于不同場(chǎng)所；

（2）LED可以發(fā)出多種顏色，紫外光、綠光、黃色光、紅色光到紅外光，可以通過(guò)RGB混色得到白光；

（3）LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)是一個(gè)PN結(jié)，因此，其光學(xué)參數(shù)與溫度變化有關(guān)；

（4）LED有各種不同的配光曲線，沒(méi)有確定的光軸；

（5）LED光學(xué)參數(shù)還與觀察角度有關(guān)。

LED的檢測(cè)方面，近年來(lái)，LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，在技術(shù)方面不斷取得突破，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們對(duì)LED光、電、色參數(shù)的檢測(cè)也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)[11]。為此，國(guó)內(nèi)外部分科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)研制出了一些具有較高水平的檢測(cè)設(shè)備和儀器。例如美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究院(NIST)的分布光譜輻射計(jì)系統(tǒng)，德國(guó)國(guó)家計(jì)量院(PTB)的新一代分布光度計(jì)，英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式分布光度計(jì)，美國(guó)照明研究中心（LRC）的FLUX-O-METER分布光度計(jì)系統(tǒng)等[12-13]。

我國(guó)一直緊盯國(guó)際前沿檢測(cè)技術(shù)不斷開(kāi)發(fā)適應(yīng)于LED特性的檢測(cè)方法和設(shè)備，初步LED檢測(cè)體系已經(jīng)形成，我國(guó)產(chǎn)業(yè)所需的多數(shù)儀器和相關(guān)檢測(cè)技術(shù)已能自主提供。國(guó)家科技部組織和部署了半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方面的863高新技術(shù)項(xiàng)目課題，通過(guò)自主創(chuàng)新解決LED檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)方面的關(guān)鍵問(wèn)題，在高新技術(shù)課題的帶動(dòng)下，我國(guó)部分LED檢測(cè)技術(shù)和儀器不僅跟蹤了國(guó)際先進(jìn)水平，在某些方面達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，而且實(shí)現(xiàn)了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)[14]。例如我國(guó)中國(guó)計(jì)量研究院的復(fù)合式大型自動(dòng)分布光度計(jì)，以及遠(yuǎn)方公司的全空間快速分布光度計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水準(zhǔn)，但從總體來(lái)說(shuō)，相比于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在LED的檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)LED的檢測(cè)水相對(duì)比較落后，LED檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)滯后于歐美等國(guó)家。

LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面，

1924年國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)正式推薦光譜效率函數(shù)V(λ)作為測(cè)量光的基本函數(shù)，1931年規(guī)定了顏色測(cè)量的三原色，1933年國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)正式采用V(λ)函數(shù)[15]。1965年出版第一個(gè)版本的顯色指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)(CIE13)，到1974年發(fā)行主要的版本(CIE13.2)，直到1995年，CIE13.3的出版是基于CIE13.2的改進(jìn)版。LED發(fā)光效率的提高，引起人們對(duì)LED的重視，LED光電檢測(cè)方法的變化，相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了完善和技術(shù)改進(jìn)。2007年，CIE通過(guò)了CIE177-2007和CIE127-2007標(biāo)準(zhǔn)。CIE177-2007是對(duì)白光LED光源顯示指數(shù)制定的標(biāo)準(zhǔn)；CIE127-2007是關(guān)于LED光源的測(cè)量，是對(duì)CIE127-1997標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和改進(jìn)。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布的LED標(biāo)準(zhǔn)有IEC62031(2008)——普通LED模塊安全規(guī)范，IEC60838(2006)——LED模塊連接器的特殊要求。2008年，北美照明學(xué)會(huì)推出LM-79-2008標(biāo)準(zhǔn)——《固態(tài)照明產(chǎn)品批準(zhǔn)的電氣和光度測(cè)量方法》，該標(biāo)準(zhǔn)被用作為美國(guó)商用LED產(chǎn)品和美國(guó)能源之星有效評(píng)估的主要參考之一。2004年，日本照明學(xué)會(huì)、日本照明委員會(huì)、日本電球工業(yè)協(xié)會(huì)和日本照明器具工業(yè)會(huì)共同制定了《照明用白色LED測(cè)光方法通則》，2006年發(fā)布了修訂版，增加了色度量和光通量方面的規(guī)范。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)在2009-2010年期間，頒布了LED新標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T24824-2009普通照明用LED模塊測(cè)試方法、GB/T24823普通照明用LED模塊性能要求、GB/T24826普通照明用LED和LED模塊術(shù)語(yǔ)和定義和GB/T24819普通照明用LED模塊安全要求等標(biāo)準(zhǔn)[16]。

1.2.2LED照度檢測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，LED照度檢測(cè)[17]主要分為便攜式照度計(jì)和大型分布光度計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)。便攜式照度計(jì)一般用于日常生活中的光照強(qiáng)度測(cè)量，如果要求測(cè)量其他光參數(shù)，需要采用其他檢測(cè)設(shè)備，但便攜式照度計(jì)具有體積小、功耗低、方便攜帶等特點(diǎn)。而大型分布光度計(jì)主要用于實(shí)驗(yàn)室或者檢測(cè)部門中，其體積大、設(shè)備昂貴，普及型不高，而且對(duì)于環(huán)境要求高，但是測(cè)量精度高一般性的光電檢測(cè)設(shè)備。LED照度檢測(cè)是利用光傳感器、控制電路和計(jì)算理論與技術(shù)對(duì)光進(jìn)行測(cè)量。

如圖1.1所示，照度測(cè)量系統(tǒng)主要由光傳感器、運(yùn)算放大電路、濾波電路、A/D部分、控制電路、顯示部分和電源部分組成。

1.3LED檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)是科研部門及工業(yè)領(lǐng)域正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，而光電檢測(cè)不僅是現(xiàn)

代檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分，而且隨著獨(dú)特的檢測(cè)方式適合近代檢測(cè)的發(fā)展方

向，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越廣泛[18]。

光電檢測(cè)具有的特點(diǎn)：

• 光電檢測(cè)自動(dòng)化
  

隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用于光電檢測(cè)的時(shí)間和人力將占相當(dāng)大的比重，因此為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，要求光電檢測(cè)必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。先進(jìn)的檢測(cè)方法和儀器設(shè)備，應(yīng)能在工業(yè)生產(chǎn)或者生活應(yīng)用中進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，這樣既可減少工作人員，又可以節(jié)省檢測(cè)時(shí)間，提高生產(chǎn)率。光電檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)如圖1.2所示，微處理的應(yīng)用將逐步取代人腦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。

• 光電檢測(cè)無(wú)接觸化
  

由于無(wú)接觸，沒(méi)有力作用于被測(cè)物體，不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體造成沖擊，對(duì)檢測(cè)儀表亦無(wú)損害。另外測(cè)量裝置具有壽命長(zhǎng)、反映速度快、工作可靠、準(zhǔn)確度高、對(duì)被測(cè)物無(wú)形狀和大小要求、檢測(cè)距離大等優(yōu)點(diǎn)。

• 光電檢測(cè)電路集成化
  

光電檢測(cè)設(shè)備采用集成芯片，檢測(cè)系統(tǒng)具有體積小、重量輕、工作可靠、壽

命長(zhǎng)、使用方便和工作速度高等優(yōu)點(diǎn)。

• 光電檢測(cè)數(shù)字化
  

光電檢測(cè)采用數(shù)字化處理、顯示，具有測(cè)量精度高、靈敏度高、測(cè)量速度快、指示值客觀性、易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。

• 光電檢測(cè)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)通信
  

計(jì)算機(jī)具有數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理、校驗(yàn)、邏輯判斷、存儲(chǔ)等功能。光電檢測(cè)系統(tǒng)

與它相結(jié)合后，能實(shí)現(xiàn)一般儀表無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，使光電檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度、速度和性能顯著提高。

1.4課題的研究的意義

LED照明產(chǎn)業(yè)作為新型能源，正處于高速發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)外各國(guó)紛紛加大對(duì)LED研發(fā)的投入，包括LED產(chǎn)品技術(shù)和LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于不同于傳統(tǒng)光源的發(fā)光原理，LED光電檢測(cè)的發(fā)展以及標(biāo)準(zhǔn)的制定，對(duì)于如何正確引導(dǎo)LED產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展至關(guān)重要。正確的LED光源光電檢測(cè)技術(shù)和完善的標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效的規(guī)范市場(chǎng)，整合資源，為L(zhǎng)ED產(chǎn)品的研發(fā)和推廣起到關(guān)鍵性的作用。

本文結(jié)合與當(dāng)前光照強(qiáng)度檢測(cè)發(fā)展特點(diǎn)以及LED路燈產(chǎn)品的特性[19]，設(shè)計(jì)一種方便的LED路燈光照強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)，相比于普通照度計(jì)，能和其他光學(xué)參

量檢測(cè)模塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制完成空間光強(qiáng)分布測(cè)量，該系統(tǒng)具有高的測(cè)量精度。

單獨(dú)使用可以用于日常生活中光照強(qiáng)度的測(cè)量。具有比大型分布光度計(jì)體積小、

成本低、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

1.5論文的組織結(jié)構(gòu)

本課題研究的目的是設(shè)計(jì)LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)。光照強(qiáng)度作為光學(xué)參量的幾個(gè)基本常量之一，與人們生活密切聯(lián)系著，因此在本文中對(duì)光照強(qiáng)度展開(kāi)研

究與測(cè)量方法設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容如下：

1．緒論。分析國(guó)內(nèi)光電測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀，介紹照度檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.光照強(qiáng)度檢測(cè)工作原理。介紹光度量基本定律，及光度量測(cè)量方法，其中重點(diǎn)講解幾種常用LED路燈光照強(qiáng)度的測(cè)量方法。

3.光照強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。包括主控制電路、電源模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和顯示模塊的設(shè)計(jì)。

4.光照強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件和硬件結(jié)合，解決一些硬件遺留問(wèn)題，并完成光照強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)。

5.檢測(cè)系統(tǒng)噪聲分析，以及減少噪聲的方法和措施。

6.系統(tǒng)測(cè)試，給出了系統(tǒng)的一些硬件實(shí)物圖，并對(duì)系統(tǒng)的軟硬件做了系統(tǒng)測(cè)試。

7.總結(jié)與展望。總結(jié)了當(dāng)前的主要工作，補(bǔ)充了其他光電參數(shù)的測(cè)方法，及未來(lái)工作的重點(diǎn)。

2.照度檢測(cè)工作原理

2.1光度量

光度量是光輻射量在人眼上的視覺(jué)感應(yīng)強(qiáng)度值，由人眼的視覺(jué)功能特性可知，人眼對(duì)于不同波長(zhǎng)的光，造成的響應(yīng)度不同，能量相同但是波長(zhǎng)不同的光，在人眼視覺(jué)中觸發(fā)的響應(yīng)度不同。國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）推薦采用平均值的方法，確定人眼視覺(jué)對(duì)各種波長(zhǎng)的光的平均響應(yīng)靈敏度，稱為光譜視見(jiàn)函數(shù)V(λ)。人眼對(duì)于光譜感應(yīng)區(qū)間為380nm-780nm之間，V(λ)的在555nm處為最大值，規(guī)定在555nm處V(λ)=1，其他波長(zhǎng)V(λ)均小于1。

表2.1列出了基本的光度量、定義式、單位和符號(hào)。

表2.1光度量和單位

2.1.1光通量

光通量是指人眼視覺(jué)所能感覺(jué)到得光譜輻射強(qiáng)度值，它等于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光亮值，如圖2.1所示，光通量的表達(dá)式為：

(2.1)

發(fā)光強(qiáng)度為光源在給定方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，定義式為

I=dΦ/dω（2.2）

式(2.2)中，Φ表示光通量，ω為空間立體角，發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（cd）。

光照強(qiáng)度定義為被照物體單位面積上入射的光通量，如圖2.2所示，光照強(qiáng)度定義式：

E=dΦ/dA（2.3）

式(2.3)中，dΦ為給定點(diǎn)處的面元面積為dA上的光通量。光照強(qiáng)度的單位微機(jī)勒克斯（lx）。

光的傳播是通過(guò)能量傳播的，接收面上單位時(shí)間內(nèi)接收到總輻射能成為該面

元的輻射通量，人眼感受到得輻射量是指單位時(shí)間內(nèi)一定接受面的光能量，即光

通量Φ。由式（2.1）可知，

dΦ=Igdω（2.4）

代人式（2.3）中得到，

E=Igdω/dA（2.5）

如圖2.2所示，單位立體角dω表示為

dω=dAcosθ/I^2（2.6）

代入式（2.5）中得到，

E=Icosθ/I^2（2.7）

圖2.2單位立體角的光照強(qiáng)度

光源表面上一點(diǎn)的面積為dA，在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度dI與該面元在垂直給定方向的面元上的正投影面積之比，為該光源在該方向上的光亮度：

L=dI/dAcosθ（2.8）

式(2.8)中，θ為給定方向與面元法線的夾角。光亮度的單位為坎德拉每平方米，單位為cd／m^2。

2.2光照強(qiáng)度檢測(cè)基本特性

2.2.1人眼視覺(jué)特性

人眼視覺(jué)的主要作用區(qū)域是視網(wǎng)膜，視網(wǎng)膜是把光信息轉(zhuǎn)換為神經(jīng)信號(hào)送給大腦皮層視覺(jué)接受區(qū)[20]。由于人眼所具有的特殊功能，只能在380nm-780nm范

圍內(nèi)的可見(jiàn)光有感應(yīng)，超出范圍內(nèi)的紅外、紫外光，人眼不具備感應(yīng)到。而且由

于外界光譜的不同，使得人眼感應(yīng)到不用的顏色即顏色視覺(jué)，因此人眼能夠感受

到外界色彩的變化。根據(jù)人眼視覺(jué)生理特性和亮度變化，分為明視覺(jué)、中間視覺(jué)和暗視覺(jué)。一般認(rèn)為亮度水平大于3cd·m^-2為明視覺(jué)，0.001~3cd·m^-2范圍內(nèi)的亮度為中間視覺(jué)，小于0.001cd·m^-2為暗視覺(jué)。人眼視網(wǎng)膜的生理構(gòu)造決定了視覺(jué)不同。感光細(xì)胞能感受不同亮度的光線，把光轉(zhuǎn)換成神經(jīng)脈沖。感光細(xì)胞分為柱狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。柱狀細(xì)胞對(duì)光的敏感性強(qiáng)于錐狀細(xì)胞，能感應(yīng)暗視覺(jué)條件下的光線，在較亮條件下，柱狀細(xì)胞響應(yīng)度趨于飽和。而錐狀細(xì)胞主要感應(yīng)較強(qiáng)光線。中間視覺(jué)條件下，柱狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞都能感光，感光細(xì)胞比例隨著光線強(qiáng)弱的變換而變換，所以中間視覺(jué)條件下的光譜函數(shù)有多種。

圖2.3CIE推薦視覺(jué)光譜曲線

1918年，通過(guò)對(duì)研究193名觀察者美國(guó)照明工程學(xué)會(huì)得到了V(λ)函數(shù)，1923年NBS的Gibson用階梯法對(duì)V(λ)進(jìn)行修正，使曲線達(dá)到圓滑和對(duì)稱。1924年，V(λ)函數(shù)被CIE正式推薦位國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)人眼光譜視覺(jué)函數(shù)。LED路燈的光學(xué)檢測(cè)，由于路燈部分光亮度處于中間視覺(jué)條件下，目前道路照明檢測(cè)都采用明視覺(jué)光譜曲線測(cè)量，即1924年CIE推薦的視覺(jué)函數(shù)。視覺(jué)曲線如圖

2.3所示。

2.2.2余弦特性

根據(jù)光照強(qiáng)度定律，任一被照平面的光照度和入射光線與該被照平面法線方

向夾的余弦成正比，即在垂直方向上光強(qiáng)值最大，隨著角度增加，光強(qiáng)變小，這

種特性成為余弦特性。因此在實(shí)際測(cè)量中，為了得到更準(zhǔn)確的測(cè)量值，需要在光

傳感器上加余弦修正玻璃。通常采用的余弦修正玻璃有平板狀和皿狀乳白色玻

璃，從表2.2數(shù)據(jù)可以看出，皿狀乳白色玻璃更適合用于光傳感器的余弦修正上。

表2.2幾種常見(jiàn)余弦修正玻璃

2.3LED路燈光度量檢測(cè)方法

2.3.1光通量測(cè)量

光通量參數(shù)是描述光源特性的重要參數(shù)之一。一般測(cè)量光源的總光通量的方

法有三種[21]：

第一，采用分布光度計(jì)測(cè)量全空間光通量，采取小的步長(zhǎng)和角度，通過(guò)空間

光強(qiáng)與光通量的數(shù)值關(guān)系積分計(jì)算出總光通量；

第二，采用積分球方法，利用已知光通量的標(biāo)準(zhǔn)燈和待測(cè)燈做比較測(cè)量，將

待測(cè)燈模塊放在積分球的中心，在積分球的側(cè)面開(kāi)一個(gè)口，放置光傳感器，從而

得出待測(cè)燈的光通量。積分球測(cè)量光通量的前提條件是光源在積分球中能看做點(diǎn)光源，但是LED路燈燈具面積大，需要非常大的積分球才能滿足條件，因此LED路燈燈具的光通量測(cè)量方法一般采用空間分布光度法[22]

2.3.2光照強(qiáng)度測(cè)量[23]

光照強(qiáng)度的測(cè)量方法主要有手持式照度計(jì)、積分球和分光光度計(jì)。手持式照

度計(jì)主要用于日常生活中的光照強(qiáng)度的測(cè)量，方便攜帶、能耗低、測(cè)量精度有限；

積分球法測(cè)量光照強(qiáng)度一般用于小尺寸的光源，具有較高的測(cè)量精度；分光光度

計(jì)測(cè)量主要用于大尺寸光源，具有高的精度，能實(shí)現(xiàn)全空間的光照強(qiáng)度的測(cè)量。

2.3.3顏色特性測(cè)量

光源顏色測(cè)量可以分為三刺激值直讀法和光譜輻射測(cè)色法兩種，對(duì)于要求測(cè)

試準(zhǔn)確度高時(shí)，應(yīng)使用光譜輻射測(cè)色法。

三刺激值直讀法用光電色度計(jì)來(lái)測(cè)量，光電色度計(jì)的光譜靈敏度需要滿足標(biāo)

準(zhǔn)色度系統(tǒng)的色度函數(shù)要求，而且能直接測(cè)量光源色的色品坐標(biāo)或三刺激值

[24]。

光譜輻射測(cè)色法是通過(guò)分光系統(tǒng)，將不同波長(zhǎng)的光分離開(kāi)，經(jīng)過(guò)聚光系統(tǒng)到光傳感器接收面，小尺寸的光源滿足測(cè)量距離的條件下就能實(shí)現(xiàn)測(cè)量，大尺寸光

源需要采用分布法測(cè)量。

2.3.4分布光度計(jì)

分布光度計(jì)一般分為五種，傳感器旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)、燈具旋轉(zhuǎn)式分布光度

計(jì)、雙鏡式分布光度計(jì)、圓周運(yùn)動(dòng)反光鏡式分布光度計(jì)和中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布

光度計(jì)[25]。介紹如下：

（1）傳感器旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)[26]：當(dāng)測(cè)量距離符合LED模塊的光強(qiáng)測(cè)量要

求時(shí)，通過(guò)固定LED固定模塊，轉(zhuǎn)動(dòng)光傳感器，在設(shè)定平面內(nèi)測(cè)量LED光強(qiáng)分布。采用傳感器旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)主要用來(lái)測(cè)量小尺寸LED模塊的光照強(qiáng)度分布，但是由于難以滿足光強(qiáng)測(cè)量距離要求，一般不用于大尺寸LED模塊的光強(qiáng)測(cè)量。

圖2.4傳感器旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)

（2）燈具旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)[27]：該方案采用傳感器固定，燈具旋轉(zhuǎn)方法測(cè)量光照強(qiáng)度。固定光學(xué)傳感器在檢測(cè)的一端，LED光源模塊繞分布光度計(jì)的水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制電路采樣LED光源模塊空間數(shù)據(jù)。這種檢測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，檢測(cè)設(shè)備較為便宜。但是檢測(cè)系統(tǒng)中，

由于燈具的旋轉(zhuǎn)，造成LED光源模塊的發(fā)光不穩(wěn)定，影響測(cè)量精度，需要特別考慮溫度的影響，必要的時(shí)候進(jìn)行溫度修正[28]。.

圖2.5燈具旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)

（3）雙鏡式分布光度計(jì)：雙鏡式分布光度計(jì)中的LED光源模塊處于旋轉(zhuǎn)中心，

LED模塊繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)反光鏡繞LED模塊旋轉(zhuǎn)，將LED模塊在某

一方向上測(cè)量光反射到遠(yuǎn)處的第二塊反光鏡上，并通過(guò)第二塊反光鏡反射到光傳

感器中。在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中，LED光源模塊在光度測(cè)量中始終保持靜止的燃點(diǎn)

姿態(tài)，發(fā)光穩(wěn)定性高，而且檢測(cè)系統(tǒng)占用空間小。采用雙反射鏡對(duì)反射鏡具有很

高的要求。

圖2.6雙鏡式分布光度計(jì)

（4）圓周運(yùn)動(dòng)反光鏡式分布光度計(jì)：圓周式運(yùn)動(dòng)反光鏡式分布光度計(jì)中的LED光源模塊處于旋轉(zhuǎn)中心，繞其自身垂直軸旋轉(zhuǎn)。反光鏡繞LED光源模塊旋轉(zhuǎn)，將在某一方向上測(cè)量光發(fā)射到旋轉(zhuǎn)反光鏡同步旋轉(zhuǎn)的光傳感器中。該測(cè)量系統(tǒng)中的LED光源模塊在光度取樣測(cè)量中保持靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)反光鏡的方式實(shí)現(xiàn)LED光源全空間的測(cè)量。該檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是被測(cè)光源的發(fā)光穩(wěn)定性高，但該檢測(cè)系統(tǒng)相對(duì)于雙鏡分布式光度計(jì)的缺點(diǎn)在于占用較大的空間，而且對(duì)反光鏡的要求比較高。

該檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將帶長(zhǎng)消光筒的同步旋轉(zhuǎn)光傳感器改為固定的光傳感

器，這樣的設(shè)計(jì)導(dǎo)致的后果是光傳感器開(kāi)口較大而容易引入較多的信號(hào)光束和雜

散光不能垂直入射到光傳感器上，從而造成測(cè)量精度下降。

圖2.7圓周運(yùn)動(dòng)反光鏡式分布光度計(jì)

（5）中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計(jì)：中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計(jì)中的反光鏡繞水平軸旋轉(zhuǎn)，而由燈臂夾持的被測(cè)光源繞反光鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)燈臂向相反方向繞輔助軸同步旋轉(zhuǎn)，以保持LED光源模塊中心位置不變，LED光源繞自身垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，反光鏡將被測(cè)光源的光反射到與主軸同軸的光度探測(cè)器上來(lái)測(cè)量。在該系統(tǒng)中，LED光源模塊能始終保持標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量燃點(diǎn)姿態(tài)。然而由于LED光源模塊需在較大空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，LED光源模塊的發(fā)光穩(wěn)定性不及雙鏡式分布光度計(jì)和圓周運(yùn)動(dòng)反光鏡式分布光度計(jì)兩種分布光度計(jì)系統(tǒng)。另外該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)

LED光源模塊向上夾持的繞點(diǎn)姿態(tài)，轉(zhuǎn)臺(tái)部分需要占用更高的轉(zhuǎn)動(dòng)空間。

圖2.8中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計(jì)

通過(guò)常見(jiàn)五種空間分布光度計(jì)，考慮到LED路燈燈具面積大，發(fā)光方向性等特點(diǎn)[29]，以及檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和檢測(cè)設(shè)備要求，因此，本文采用燈具旋轉(zhuǎn)式分布光度計(jì)測(cè)量LED路燈光學(xué)參數(shù)，能在較小的空間范圍內(nèi)，簡(jiǎn)單的檢測(cè)設(shè)

備實(shí)現(xiàn)LED路燈的照度的測(cè)量。

2.4小結(jié)

從介紹光學(xué)參量基本概念，光學(xué)檢測(cè)相關(guān)特性和定律，以及光學(xué)參量的測(cè)量方法，重點(diǎn)幾種分光光度計(jì)的測(cè)量方法，選擇合適的LED路燈光學(xué)參量的測(cè)量方法。

3.照度檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1光電傳感器

1839年，法國(guó)科學(xué)家Becqueral在化學(xué)電池中第一次觀察到了光伏效應(yīng)。1873年，發(fā)現(xiàn)了硒中的光導(dǎo)效應(yīng)。1929年，建立的固體能帶理論，第一次論證了太陽(yáng)能電池可以直接把光變成電能。

光電池是一種在光照條件下產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的半導(dǎo)體器件，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)

展，光電池特性得到了顯著的改善，廣泛應(yīng)用于新型能源發(fā)電和光電檢測(cè)。常用

于光電檢測(cè)的光電池主要有硅光電池和硒光電池[30]。

3.1.1光電傳感器選型

1887年，赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，在1905年，愛(ài)因斯坦提出了光子假設(shè)，成功解釋了光電效應(yīng)。光電效應(yīng)可以分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。

外光電效應(yīng)指當(dāng)光照射到器件表面材料上時(shí)，光子的能量傳遞給表面材料上

的電子，當(dāng)光子能量能使電子獲得足夠的能量，電子克服器件表面阻力進(jìn)入外界

空間。內(nèi)光電效應(yīng)指光照射到器件表面時(shí)，吸收光子的能量使器件的電阻或電導(dǎo)

發(fā)生變化，由于吸收光子的器件沒(méi)有向外發(fā)射電子，僅僅是改變了器件內(nèi)的電阻

或電導(dǎo)。

光電傳感器就是利用光電效應(yīng)制造出來(lái)的，常用的光電傳感器有光電池、光

敏二極管、光敏晶體管、光敏三極管、光電倍增管以及光敏電阻等。

光敏電阻是基于內(nèi)光電效應(yīng)的半導(dǎo)體元器件。通過(guò)在摻雜半導(dǎo)體上鍍金屬，

交錯(cuò)排列成梳妝的電極以增大光敏面積，而且光敏電阻易受潮濕影響，所以光敏

電阻密封在玻璃殼中。光敏電阻一般用于檢測(cè)較強(qiáng)的光信號(hào)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工

作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)應(yīng)用比較廣泛，但是存在非線性，受溫度影響比較大，一般不用

于精密光測(cè)量方面。

光電倍增管是利用二次電子發(fā)射制成的。當(dāng)高速的電子照射到光電傳感器表面時(shí)，由于高速電子能量改變傳感器內(nèi)電子能量狀態(tài)，使得一些電子逸出，產(chǎn)生二次電子發(fā)射[31]。當(dāng)一次電子速度足夠大時(shí)，產(chǎn)生的二次電子很有可能比一次電子更多，通過(guò)二次發(fā)射原理制造出光電倍增管。由于光電倍增管的特性，在測(cè)量時(shí)允許測(cè)量的光通量非常小，一般用于極微弱的光條件下。當(dāng)光強(qiáng)過(guò)強(qiáng)時(shí)，光電倍增管容易燒毀。

光電池作為一種特殊的半導(dǎo)體二極管，由PN結(jié)組成，通過(guò)在半導(dǎo)體硅中滲入一定微量的雜質(zhì)組成。P型半導(dǎo)體是通過(guò)在半導(dǎo)體中滲入三價(jià)元素，形成帶正電的空穴。N型半導(dǎo)體通過(guò)在半導(dǎo)體中滲入五價(jià)元素，形成帶負(fù)電的自由電子。

當(dāng)PN結(jié)處于反向偏壓時(shí)，在無(wú)光照射條件下，PN結(jié)反向電阻很大，反向電流很小；在有光的照射下，PN結(jié)內(nèi)光轉(zhuǎn)換成電能產(chǎn)生空穴電子對(duì)，在電場(chǎng)的作用下，空穴電子分別向P區(qū)、N區(qū)移動(dòng)形成光電流。通過(guò)這種方式工作的器件有光敏二極管、光敏晶體管。

在PN不加偏壓的條件下，當(dāng)光照射到PN結(jié)上，當(dāng)入射到傳感器表面的光能使電子獲得足夠的能量，使得由光子產(chǎn)生的自由電子和空穴分別向PN結(jié)兩端移動(dòng)，使PN結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。光電池又可以分為硅光電池和硒光電池。硅光電池一般的光譜范圍為400~1100nm，硒光電池波長(zhǎng)接近與人眼視覺(jué)感應(yīng)波長(zhǎng)范圍，但是在頻譜響應(yīng)特性方面，硒光電池不如硅光電池好。

由于硅光電池性能穩(wěn)定，光譜范圍寬，頻率特性好，轉(zhuǎn)換能效率高等特點(diǎn)，

以及根據(jù)硅光電池的原理分析，在本文中采用硅光電池作為L(zhǎng)ED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)的光傳感器。

3.1.2硅光電池特性及原理

硅光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變成電能而制成的光伏型器件，它由

半導(dǎo)體硅中滲入一定微量雜質(zhì)而組成。當(dāng)光照射在PN結(jié)上，由于光子產(chǎn)生的電子和空穴分別向P區(qū)和N區(qū)集結(jié)，使PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，即產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。硅光電池的開(kāi)路電壓最大值在0.6V左右，而且開(kāi)路電壓跟光信號(hào)的變化為非線性關(guān)系，當(dāng)光照強(qiáng)度為2000lx左右時(shí)，開(kāi)路電壓就趨于飽和；短路電流跟光強(qiáng)度成線性關(guān)系，因此測(cè)量光信號(hào)用采集到的電流信號(hào)。開(kāi)路電壓和短路電路的光照強(qiáng)度特性曲線如3.1所示。

圖3.1硅光電池光照強(qiáng)度特性曲線

硅光電池的光譜長(zhǎng)波取決于材料的禁帶寬度，短波受限于材料表面反射損失，但其峰值波長(zhǎng)不僅與材料有關(guān)，而且與制作工藝和使用環(huán)境溫度不同而不同。硅光電池的光譜曲線如圖3.3所示，光譜響應(yīng)范圍在400~1100nm之間，峰值

波長(zhǎng)為900nm左右。

圖3.3硅光電池光譜特性曲線

如圖3.4所示，顯示硅光電池開(kāi)路電壓OCU與短路電流SCI隨溫度變化的關(guān)系，硅光電池的開(kāi)路電壓隨溫度升高而降低，短路電流隨溫度升高而增大。溫度漂移是硅光電池作為光傳感器考慮的因素之一，應(yīng)采取相應(yīng)措施對(duì)測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償。

環(huán)境溫度°C

圖3.4硅光電池溫度特性曲線

對(duì)于PN型光電器件，PN結(jié)內(nèi)空穴電子移動(dòng)形成電流需要一定時(shí)間，所以

當(dāng)光照變化很快時(shí)，變化速度超過(guò)硅光電池頻率響應(yīng)時(shí)間，光電流就會(huì)滯后光照

變化。如圖3.5所示，反映了硅光電池和硒光電池頻率特性，從曲線可以看出硅光電池頻率曲線，在頻率小于4.5MHz時(shí)，頻率特性非常好，遠(yuǎn)好與硒光電池頻率響應(yīng)曲線。

圖3.5硅光電池頻率特性曲線

3.1.3硅光電池參數(shù)

在光學(xué)檢測(cè)方面，由于要符合人眼特性，所以Hamamatsu公司推出了型號(hào)為S9219、S9219-01的硅光電池，該光傳感器光譜特性曲線符合人眼特性曲線，不

需要再經(jīng)過(guò)V(λ)修正，并且暗電流小，靈敏度高等特點(diǎn)突出，適合高精度光的檢測(cè)，但是由于價(jià)格較高，使得檢測(cè)設(shè)備成本偏高，應(yīng)用范圍有限。SFH5711是OSRAM公司推出的一款專門針對(duì)汽車照明、智能家居的光學(xué)傳感器，光譜曲線同樣符合人眼視覺(jué)函數(shù)，輸出電流與光照成對(duì)數(shù)關(guān)系，可采用接可變采樣電阻值，既可獲得合適的電壓值，該型號(hào)硅光電池價(jià)格低，適合消費(fèi)類光的測(cè)量。

通過(guò)對(duì)各個(gè)廠家資料的比對(duì)選擇，以及實(shí)際條件，論文中采用Hamamatus公司生產(chǎn)的S1336-BQ硅光電池作為該照度檢測(cè)的光度探頭[33]。100lx光照條件下，輸出短路電流為10uA左右，當(dāng)照度為1lx時(shí)，電流為100nA。大部分傳感器的光譜特性曲線都不符合人眼視覺(jué)函數(shù)，必須加濾光玻璃，1lx光照條件下輸出電流將更小。當(dāng)暗電流相過(guò)大時(shí)，輸出短路電流將淹沒(méi)在暗電流中，所以在選擇硅光電池時(shí)，光譜曲線、暗電流、有效面積成為衡量硅光電池重要的參數(shù)。表3.1反應(yīng)出硅光電池的基本參數(shù)，最大暗電流僅為50pA，但是峰值波長(zhǎng)在

960nm附近，即硅光電池對(duì)于紅外波段的光敏感。要符合光照強(qiáng)度的測(cè)量，要對(duì)硅光電池進(jìn)行人眼視覺(jué)修正。硅光電池光譜特性曲線如3.6所示。

硅光電池S1336-BQ的基本參數(shù)如表3.1所示。

表3.1硅光電池基本參數(shù)

3.1.4光照度測(cè)量探頭要求

根據(jù)第二章關(guān)于人眼視覺(jué)特性的描述，對(duì)光照強(qiáng)度的測(cè)量要符合人眼視覺(jué)函數(shù)，所以需要對(duì)硅光電池進(jìn)行V(λ)光譜修正。光譜修正一般采用濾光片，使得到達(dá)硅光電池的光譜符合人眼視覺(jué)特性曲線。濾光片的常用的匹配方法分為三種：（1）分離全濾光片法：濾光部分由多塊濾光片組成，相鄰濾光片之間存在縫隙，可以通過(guò)多塊濾光片疊加而成；

（2）密接全濾光片法：由多塊濾光片組成，相鄰濾光片間無(wú)縫隙，一般加工工藝要求較高，將多塊濾光片做成一塊濾光片；

（3）部分濾光片法：濾光部分由多塊濾光片組成，部分濾光片不是全面積

覆蓋傳感器表面。

由于條件限制，難以得到密接全濾光片，所以采用綜合實(shí)際情況要求，本課

題中采用的是分離全濾光片法，通過(guò)采用不同顏色的濾光片組成的濾光器。濾光

器的設(shè)計(jì)類似于濾波器，要得到人眼視覺(jué)曲線，類似于濾波器的帶通濾波器，通

過(guò)參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和有色玻璃濾光曲線，選擇了三種玻璃組合成濾光片。三種玻璃

分別為青藍(lán)色玻璃（型號(hào)為QB21）、金黃色玻璃（JB470）、綠色玻璃（LB16）。光譜透射曲線如圖3.7~3.9所示，利用QB21光譜曲線的右枝，JB470光譜曲線的左枝，以及LB16光譜的中心波段組成濾光部分。

圖3.8金黃色玻璃JB470T-λ曲線

圖3.9綠色玻璃LB16T-λ曲線

3.2放大電路設(shè)計(jì)

3.2.1光電前置放大電路

硅光電池輸出的光信號(hào)非常微弱[34]，需要經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大其信號(hào)，因此要通過(guò)前置放大器初步放大后，采用二級(jí)放大電路放大到合適的A/D采樣范圍，同時(shí)

需要考慮降低噪聲和外界干擾的影響。根據(jù)前置運(yùn)算放大器輸出信號(hào)的特點(diǎn)，一般可以分為積分型放大器和電流型放大器[35]。積分型放大器包括電壓靈敏型前

置放大器和電荷靈敏型前置放大器，積分型放大器輸出信號(hào)幅度是輸入電流隨時(shí)

間的積分，輸出信號(hào)幅度與傳感器輸出的電荷量成正比。電流型放大器通過(guò)對(duì)輸

入電流信號(hào)的放大。由于硅光電池輸出的短路電流信號(hào)跟光照強(qiáng)度成線性關(guān)系，

所以本文中采用電流型放大器放大光信號(hào)。

硅光電池可以工作兩種工作模式：零偏置電壓模式（光電壓模式），反偏置

電壓模式（光電導(dǎo)模式）[36-38]。如圖3.12所示：

圖3.12（a）光伏模式（b）光導(dǎo)模式

光電壓模式下，硅光電池處于零偏壓狀態(tài)，不存在暗電流影響，擁有較低的

噪聲，而且線性度高。光電導(dǎo)模式下，硅光電池需要外加偏置電壓，光導(dǎo)模式具有高的開(kāi)關(guān)速度，但是即使沒(méi)有光照的條件下，也會(huì)存在暗電流，以及非線性、

較高的噪聲，所以光照強(qiáng)度測(cè)量采用光電壓模式[39]。根據(jù)3.1節(jié)中關(guān)于硅光電池特性分析，光電壓模式下，硅光電池處于零偏壓狀態(tài)，輸出短路電流信號(hào)跟光照強(qiáng)度成線性關(guān)系，通過(guò)放大硅光電池輸出電流信號(hào)來(lái)測(cè)量光照強(qiáng)度[40]。

3.2.2自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換

從夜晚環(huán)境下到強(qiáng)太陽(yáng)光下，照度值顯著變化，由于照度跟輸出電流成線性

關(guān)系，因此硅光電池輸出電流跨度大，在幾個(gè)數(shù)量級(jí)間變化，采用單量程顯然不

能滿足實(shí)際測(cè)量要求。通過(guò)在前置運(yùn)放加入開(kāi)關(guān)控制量程變化[43]，常用的開(kāi)關(guān)

主要有電磁繼電器+光耦隔離、模擬開(kāi)關(guān)、光MOS繼電器，手動(dòng)開(kāi)關(guān)等。電磁

繼電器+光耦隔離容易受外界環(huán)境影響，光電MOS繼電器漏電流比較大，價(jià)格

比較貴，手動(dòng)開(kāi)關(guān)需要人來(lái)操作，不能實(shí)現(xiàn)光照度自動(dòng)測(cè)量。隨著集成化程度的

提高，在小信號(hào)領(lǐng)域模擬開(kāi)關(guān)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與機(jī)械開(kāi)關(guān)不同，模擬開(kāi)關(guān)具有

體積小、耗電量小、切換速度快、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。模擬開(kāi)關(guān)的參數(shù)主要有導(dǎo)通電阻、漏電流、通道數(shù)、切換速度。模擬開(kāi)關(guān)一般為多個(gè)通道的，通道數(shù)越多，寄生電容和漏電流就越大。當(dāng)控制一個(gè)通道選通時(shí)，其他通道處于高阻狀態(tài)，會(huì)存在對(duì)漏電流對(duì)通道產(chǎn)生影響，所以在選擇模擬開(kāi)關(guān)時(shí)，由于光電流信號(hào)比較微弱，當(dāng)漏電流較大時(shí)，對(duì)測(cè)量光信號(hào)產(chǎn)生大的誤差，通過(guò)綜合各方面考慮，采用一款漏電流小的模擬開(kāi)關(guān)MAX4602，減少漏電流對(duì)檢測(cè)電路的影響。

圖3.15MAX4602芯片管腳分布圖圖3.16自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換示意圖

MAX4602模擬開(kāi)關(guān)是MAXIM公司推出的四通道模擬開(kāi)關(guān)[44]，該芯片一共

有16個(gè)管腳，管腳分布如圖3.15所示，其中有四個(gè)為數(shù)字控制端INl、IN2、IN3、IN4；八個(gè)模擬輸入、輸出端COM、NO；還有電源端和地。MAX4602最大導(dǎo)通電阻為2.5Ω，漏電流典型值僅0.2nA。MAX4602有兩種供電模式：雙電源供電和單電源供電。雙電源供電要求V+取+15V電壓，V-接-15V電壓，VL接+5V。單電源+12V供電模式要求V+取+12V電壓，V-接地，VL接+5V電壓。在雙電源模式中，MAX4602導(dǎo)通時(shí)泄露電流典型值為0.2nA

。在單電源+12V供電模式中，MAX4602導(dǎo)通時(shí)泄露電流典型值僅只有0.01nA

。在單電源模式供電中，+5V的電壓在系統(tǒng)中單片機(jī)模塊中能夠提供，所以另外只需要提供+12V的。電壓就能夠使MAX4602工作，所以可以減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，而且工作在單電源模式下，導(dǎo)通泄流電流更低，使得檢測(cè)系統(tǒng)外部干擾更少，測(cè)量更為準(zhǔn)確。MAX4602主要應(yīng)用于音頻信號(hào)切換、航空電子、通信系統(tǒng)、測(cè)試設(shè)備等。通過(guò)單片機(jī)AT89S52控制模擬開(kāi)關(guān)四個(gè)數(shù)字控制端口，通過(guò)光照強(qiáng)度測(cè)量值自動(dòng)切換量程，四個(gè)電阻值分別問(wèn)10Ω、100Ω、1KΩ、10KΩ。切換量程圖如3.16所示，通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量[45]。

3.2.3二級(jí)放大電路

通過(guò)前置放大電路和自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換電路組合，放大光電流信號(hào)。前置放大電

路輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)二級(jí)放大電路，最終放大的合適的電壓值。二級(jí)放大電路

采用OP07放大芯片，OP07是一種低功耗，非斬波穩(wěn)零的運(yùn)算放大器，具有非

常低的失調(diào)電壓（最大為150uV），低失調(diào)電壓漂移（0.5uV/°C），低低偏置電流（2nA）等特點(diǎn)。OP07為8管腳的DIP封裝，一般采用雙電源供電，同時(shí)也可以采用單電源。OP07同時(shí)具有低的輸入偏置電流和高開(kāi)環(huán)增益的特性得

OP07適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大微弱信號(hào)等方面[46]。硅光電池輸出電流信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大后輸出電壓信號(hào)，由于輸出電壓還是比較微弱，因此二級(jí)運(yùn)放需要放大100倍。二級(jí)放大電路如圖3.18所示，采用T型反饋放大。

圖3.18二級(jí)運(yùn)算放大電路

3.2.4濾波電路

照度檢測(cè)系統(tǒng)中的光信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大后，傳感器、放大電路及外界環(huán)境

給檢測(cè)系統(tǒng)引入噪聲，在處理光信號(hào)噪聲時(shí)，根據(jù)光信號(hào)變化特點(diǎn)和傳感器頻率

特性，采用RC低通濾波電路，根據(jù)式3.9計(jì)算出選用合適的RC值得到截止頻率，濾除高頻噪聲，減小噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響。

f=1/2πRC

3.3控制電路設(shè)計(jì)

3.3.1單片機(jī)系統(tǒng)電路

AT89S52是ATMEL公司推出的89C51的增強(qiáng)型產(chǎn)品，它是一個(gè)低功耗、高性能8位微控制器，片內(nèi)含通用8位中央處理器和8k的Flash存儲(chǔ)單元，40引腳DIP封裝，總共有32個(gè)I/O口，2個(gè)全雙工串行通信口，3個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，兼容MCS-51指令系統(tǒng)以及80C51引腳分布，為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供高靈性、高性價(jià)比的解決方案。

AT89S52主要性能特點(diǎn)有[47]：

兼容MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品；

8K可編程Flash存儲(chǔ)單元；

32個(gè)可編程I/O口線；

1000次擦寫周期；

3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

8個(gè)中斷源；

空閑模式和掉電模式；

全雙工UART串行通道；

掉電后中斷可喚醒。

AT89S52一些引腳端口具有第二功能，P1.0、P1.1為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制端口，P1.5、P1.6、P1.7分別對(duì)應(yīng)于MOSI、MISO、SCK，P3.0、P3.1為串口通信口RXD、TXD，P3.2、P3.3為外部中斷口，P3.4、P3.5為定時(shí)器外部輸入端口，P3.6、P3.7為外部存儲(chǔ)器讀寫控制端口。豐富的第二功能端口，為嵌入式系統(tǒng)提供了更多的選擇。單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖如3.19所示。

圖3.19單片機(jī)最小系統(tǒng)

3.3.2復(fù)位電路

復(fù)位電路是單片機(jī)的初始化操作，主要功能是把單片機(jī)初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行代碼。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)死鎖或者出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障時(shí)，通過(guò)復(fù)位電路使系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。RST復(fù)位時(shí)間要求是持續(xù)2個(gè)機(jī)器時(shí)鐘周期高電平使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路采用簡(jiǎn)單的RC復(fù)位電路，控制RST端口，時(shí)間常數(shù)T=R*C。選取合適的電阻值R和電容值C，通常選取電容C為0.1μF，電阻R為10K，得到時(shí)間常數(shù)T為1ms，遠(yuǎn)大于兩個(gè)機(jī)器時(shí)鐘周期。復(fù)位電路如3.20所示。

圖3.20RC復(fù)位電路圖

3.3.3串口通信電路

RS-232是美國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）與BELL等公司制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，

RS-232標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議適用于數(shù)據(jù)傳輸速率在0~20Mbit/s范圍內(nèi)的通信，已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE的接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232有9個(gè)引腳（DB-9）或是25個(gè)引腳（DB-25）兩種連接器。RS-232是通過(guò)正負(fù)電壓表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)不同，為了能夠同PC機(jī)接口或終端的TTL器件連接，需要在RS-232與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，實(shí)現(xiàn)變換的方法可以采用分立元件，或者采用集成電路芯片。常用MAX232芯片，即可以完成TTL到RS-232雙向電平轉(zhuǎn)換[48]。

圖3.21串口通信電路

MAX232是MAXIM公司推出的一款多通道RS-232驅(qū)動(dòng)器/接收器，MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電壓變換器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成RS-232輸出電平所需的±10V電壓。該芯片價(jià)格適中，硬件接口只需要幾個(gè)電容就能滿足要求，所以在照度檢測(cè)系統(tǒng)中采用MAX232芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)串口通信。串口電路中采用三線制連接，一般采用DB-9連接器，只需要DB-9中的三個(gè)接線柱，即：DB-9第5腳連接地（GND）端；第2腳接發(fā)送端（RXD）；第3腳接接收端（TXD）。應(yīng)用電路圖如3.21所示。MAX232芯片的發(fā)送端（

RXD）和單片機(jī)的P3.0口連接；接收端（TXD）和單片機(jī)的P3.1口連接[49]。

3.4A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

高精度的A/D轉(zhuǎn)換器能有效減少誤差，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性[50]。本文中A/D轉(zhuǎn)換器采用MAXIM公司生產(chǎn)的高速150ksps，高精度16位A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX1134，內(nèi)部集成了內(nèi)部采樣/保持電路、輸入比例電路、時(shí)鐘和三個(gè)數(shù)字輸

出引腳。該芯片具有出色的動(dòng)態(tài)特性、高速及低功耗性能成為工業(yè)過(guò)程控制，儀

表及便攜式設(shè)備提供選擇。MAX1134可接受0至±6V（雙極性）或者+6V（單極性）的模擬輸入信號(hào)，采用3.3V單電源供電。串行觸發(fā)輸出（SSTRB）可以直接與TMS320系列DSP進(jìn)行通信，用戶還可以通過(guò)配置選擇內(nèi)部時(shí)鐘或者外部時(shí)鐘進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。MAX1134具有內(nèi)部校準(zhǔn)電路用于修正非線性及失調(diào)誤差[51]。MAX1134管腳分布如圖3.22所示。

各個(gè)引腳描述：

引腳1REF：ADC參考電壓輸入端，連接2.048V外部基準(zhǔn)到REF；

引腳2、4DDAV：模擬電源3.3V輸入端；

引腳3、19AGND：模擬地；

引腳5、14DGND：數(shù)字地；

引腳6SHDN：AD芯片停止控制端；

引腳7、8、9-P2、P1、P0：用戶可編程輸出控制端；

引腳10SSTRB：串行選通輸出端，內(nèi)部時(shí)鐘模式下，當(dāng)ADC開(kāi)始一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，SSTRB為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束為高電平。外部時(shí)鐘模式下，SSTRB為高電平脈沖，開(kāi)始傳輸MSB，CS為高電平時(shí)，SSTRB為高阻態(tài)；

引腳11DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端；

引腳12RST：復(fù)位控制端；

引腳13SCLK：數(shù)字時(shí)鐘輸入端；

引腳15DDDV：數(shù)字電源，接3.3V電源；

引腳16DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端；

引腳17CS：片選端；

引腳18CREF：旁路緩沖基準(zhǔn)；

引腳20AIN：模擬輸入端。

圖3.22MAX1134管腳分布圖

3.5顯示電路設(shè)計(jì)

由于該系統(tǒng)只是LED路燈光學(xué)性質(zhì)檢測(cè)的一部分內(nèi)容，只對(duì)照度測(cè)量進(jìn)行研究，所以顯示電路只用來(lái)顯示照度值，采用段式液晶能夠很好實(shí)現(xiàn)，而且讀數(shù)方便，功耗低。段式液晶采用HT1621芯片驅(qū)動(dòng)。

HT1621是128點(diǎn)、內(nèi)存映像和多功能的LCD驅(qū)動(dòng)芯片，HT1621的軟件配置特性使它適合于多種LCD場(chǎng)合。HT1621與控制器連接的管腳只有4或者5條，使用方便。另外HT1621還具有降低功耗的指令。

HT1621的常用基本特性[52]：

工作電壓在2.4~5.2V之間；

內(nèi)嵌256KHz的RC振蕩器；

可外接32KHz或256KHz頻率源輸入；

可選1/2或1/3偏壓和1/2、1/3或1/4的占空比；

節(jié)電命令可用于減少功耗；

內(nèi)嵌時(shí)基發(fā)生器和看門狗定時(shí)器WDT；

一個(gè)32*4的LCD驅(qū)動(dòng)器；

一個(gè)內(nèi)嵌的32*4位顯示RAM內(nèi)存；

四線串行接口；

片內(nèi)LCD驅(qū)動(dòng)頻率源；

數(shù)據(jù)模式和命令模式指令；

三種數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式；

提供VLCD管腳用于調(diào)整LCD操作電壓。

3.6電源模塊設(shè)計(jì)

光照強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)中采用了多個(gè)模塊，芯片之間供電電壓不盡同，在對(duì)運(yùn)放

供電電壓時(shí)，盡可能的減少紋波電壓對(duì)運(yùn)放的擾動(dòng)，所以電源的設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定和功耗[53]。

單片機(jī)、LCD顯示模塊采用的是+5V的供電電壓，運(yùn)放放大器ICL7650

要求為雙電源供電5V，模擬開(kāi)關(guān)MAX4602供電電壓為+12V、+5V供電，A/D

轉(zhuǎn)換MAX1134為+3.3V供電。不同模塊對(duì)電源要求不同，有時(shí)候要區(qū)分?jǐn)?shù)字電源和模擬電源，所以在設(shè)計(jì)電源模塊時(shí)，需要處理好電源之間的關(guān)系以及電路布局。

系統(tǒng)采用+12V電源供電，接通電源開(kāi)關(guān)后，系統(tǒng)輸入電壓為+12V，在圖3.23中，將+12V輸入轉(zhuǎn)為+5V，提供給單片機(jī)模塊供電，再將+5V電壓通過(guò)穩(wěn)壓芯片的得到+3.3V的電源部分。+5V電壓采用普通的穩(wěn)壓芯片LM7805，外圍器件很少，而且內(nèi)部還具有過(guò)流、過(guò)熱的保護(hù)電路，使用方便、可靠，而且價(jià)格便宜。+3.3V電壓通過(guò)AMS1117穩(wěn)壓芯片得到的+3.3V電壓用來(lái)給A/D芯片提供電源。A/D轉(zhuǎn)換芯片需要外部基準(zhǔn)電壓，采用LT1790基準(zhǔn)電壓芯片。LT1790是LinearTechnology推出的微功率、低壓差基準(zhǔn)電壓芯片，通過(guò)該芯片得到+2.048V基準(zhǔn)電壓。電路圖如3.24所示。

圖3.235V-3.3V電源電路

采用ICL7650斬波穩(wěn)流運(yùn)算放大器，需要提供5V的電源，一般而言對(duì)于正電壓比較容易得到，負(fù)電壓可以通過(guò)兩種方法得到：

1.采用輸出正負(fù)電壓的變壓器，然后通過(guò)穩(wěn)壓得到-5V電壓。

2.采用電壓泵—反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器，方便的從+5V的電壓轉(zhuǎn)換到-5V的電壓。

ICL7660是MAXIM公司推出的反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器芯片。ICL7660的靜態(tài)電流典型值僅為170uA，輸入電壓范圍為1.5~10V，工作頻率為10kHz，只需要采用

幾個(gè)外圍電容就能夠得到，使用方便。主要用于手持式儀表，數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算放大電路中。ICL7660應(yīng)用電路如圖3.25所示。

圖3.24LT1790應(yīng)用電路圖3.25ICL7660應(yīng)用電路

3.7小結(jié)

從傳感器的描述及其功能特性介紹，分析出運(yùn)算放大器的要求，根據(jù)光照度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，分析各個(gè)模塊工作原理。硬件電路為系統(tǒng)提供了良好的保障。

4．LED路燈照度檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制系統(tǒng)中，硬件部分是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而軟件部分作為系統(tǒng)的靈

魂。只有當(dāng)軟件和硬件相結(jié)合時(shí)，系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值和意義。第三章分析了

LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，介紹了各個(gè)模塊的工作原理，本章主要

描述照度檢測(cè)系統(tǒng)軟件部分。

LED路燈照度檢測(cè)軟件部分由單片機(jī)控制、A/D

轉(zhuǎn)換編程、串口通信編程、液晶顯示編程組成。檢測(cè)系統(tǒng)軟件部分流程框圖如

4.1所示。

圖4.1照度檢測(cè)系統(tǒng)軟件框圖

4.1單片機(jī)軟件編程

4.1.1單片機(jī)軟件設(shè)置

根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求選用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片，起到調(diào)節(jié)各個(gè)模塊工作運(yùn)轉(zhuǎn)的作用。AT89S52單片機(jī)的軟件配置介紹如下：AT89S52單片機(jī)有6個(gè)中斷源：2個(gè)外部中斷源、3個(gè)定時(shí)器中斷和1個(gè)串口中斷。INT0/INT1：外部中斷0/1，由P3.2/P3.3端口引入，低電平或下降沿有效；T0/T1/T2：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0/1/2中斷，由T0計(jì)數(shù)器計(jì)算滿后回零觸發(fā)；TI/RI：串口中斷，串口發(fā)送/接受一幀字符后觸發(fā)。AT89S52單片機(jī)6個(gè)中斷的軟件基本配置有：中斷允許寄存器，中斷源優(yōu)先級(jí)寄存器，串行口控制寄存器[54]。

中斷允許寄存器IE：

中斷允許寄存器用來(lái)設(shè)定各個(gè)中斷源的打開(kāi)和關(guān)閉，IE在特殊的功能寄存器中，字節(jié)地址為A8H，位地址分別是A8H~AFH，IE寄存器可以對(duì)每一位單獨(dú)進(jìn)行位尋址。單片機(jī)復(fù)位時(shí)IE全部被清0。

表4.1中斷允許寄存器IE

EA：中斷總允許控制位。EA=1，各中斷開(kāi)放，由各自中斷控制位設(shè)定

ES：串行口中斷控制位，高電平（1）允許中斷。

ET2/ET1/ET0：定時(shí)器中斷允許控制位。

EX1/EX0：外中斷1中斷控制位。

中斷源優(yōu)先級(jí)寄存器IP；

中斷源優(yōu)先級(jí)寄存器在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為B8H，位地址分別是B8H~BFH，IP用來(lái)設(shè)定中斷源的優(yōu)先級(jí)排列順序。默認(rèn)條件下，優(yōu)先級(jí)由高到底排列為外部中斷0、定時(shí)器0、外中斷1、定時(shí)器1、定時(shí)器2和串口中斷。

表4.2中斷源優(yōu)先級(jí)寄存器IP

串行口控制寄存器：用于串行口中斷及控制。

AT89S52單片機(jī)有三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，在LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)中用來(lái)控制程序延時(shí)、等時(shí)間采樣、波特率等。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器描述如下：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD：寄存器TMOD字節(jié)地址為89H，用來(lái)確定定時(shí)器的工作方式及功能選擇，單片機(jī)復(fù)位時(shí)，TMOD全部被清0，定義如表4.3所示。

表4.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD

TMOD分為兩部分，高4位用于設(shè)置定時(shí)器1，低4位用于設(shè)置定時(shí)器0

GATE：門控制位。C/T：定時(shí)器模式和計(jì)數(shù)器模式選擇位。M1M：工作方式選擇位。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON：

表4.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON

寄存器TCON字節(jié)地址為88H，位地址分別為88H~8FH，可進(jìn)行位尋址。TCON寄存器用來(lái)控制定時(shí)器的啟動(dòng)、停止，標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷況。

復(fù)位時(shí)全部清0。各位定義如表4.4所示。

TF1/TF0：定時(shí)器溢出標(biāo)志位。

TR1/TR0：定時(shí)器運(yùn)行控制位。

IE1/IE0：外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志。

IT1/IT0：尾部中斷觸發(fā)方式選擇位。

IT1/IT0=0時(shí)，為電平觸發(fā)方式。IT1/IT0=1，為跳變沿觸發(fā)方式。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷2是不同于AT89C51單片機(jī)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷2是AT89S52特有的。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷2控制寄存器T2CON：

寄存器T2CON字節(jié)地址為C8H，T2CON寄存器用來(lái)控制定時(shí)器的啟動(dòng)、停止，標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷情況。復(fù)位時(shí)全部清0。各位定義如表4.5所示。

表4.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制寄存器T2CON

TF2：定時(shí)器2溢出標(biāo)志位。軟件清0。RCLK=0或者TCLK=1時(shí)，TF2不用置位。

EXF2：定時(shí)器2外部標(biāo)志位。EXEN2=1時(shí)，T2EX上的負(fù)跳變出現(xiàn)重載或捕捉時(shí)，EXF2被硬件置位。定時(shí)器2打開(kāi)，EXF2=1時(shí)，

RCLK：串口接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。RCLK=1，串口將使用定時(shí)器2溢出脈沖作為串口工作模式1和3的接收時(shí)鐘；RCLK=0，使用定時(shí)器1溢出脈沖作為串口接收時(shí)鐘。

TCLK：串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。TCLK=1，串口將使用定時(shí)器2溢出脈沖作為串口工作模式1和3的發(fā)送時(shí)鐘；TCLK=0，使用定時(shí)器1溢出脈沖作為串口發(fā)送時(shí)鐘。

EXEN2：定時(shí)器2外部允許標(biāo)志位。

TR2：開(kāi)始/停止控制定時(shí)器2。TR2=1，定時(shí)器2開(kāi)始工作。

C/T2：定時(shí)器2定時(shí)/計(jì)數(shù)選擇標(biāo)志位。

C/T2=0，定時(shí)；C/T2=1，計(jì)數(shù)。

CP/RL2：捕捉/重載選擇標(biāo)志位。

控制寄存器T2MOD

寄存器T2MOD字節(jié)地址為C9H，用來(lái)確定定時(shí)器的工作方式及功能選擇，單片機(jī)復(fù)位時(shí)，T2MOD全部被清0。各位定義如表4.6所示。

表4.6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制寄存器T2MOD

T2OE：定時(shí)器2輸出允許位。

DCEN：置1后，定時(shí)器2配置成向上/向下計(jì)數(shù)器。

系統(tǒng)掉電和空閑模式：

當(dāng)系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有工作時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)軟件方式進(jìn)入掉電模式。單片機(jī)掉電標(biāo)志位POF位于寄存器PCON第四位，上電期間POF置位高電平“1”。在

空閑工作模式下，單片機(jī)處于睡眠狀態(tài)；掉電模式下，晶振停止工作。恢復(fù)掉電和空閑模式有兩種方式，硬件復(fù)位和外部中斷激活系統(tǒng)。

4.1.2單片機(jī)編譯調(diào)試環(huán)境

單片機(jī)編譯調(diào)試環(huán)境選擇常用的KeilC51編譯軟件。KeilC51是KeilSoftware公司推出的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，和匯編語(yǔ)言相比較，C語(yǔ)言在可讀性、結(jié)構(gòu)、功能和可維護(hù)性有明顯的優(yōu)勢(shì)。Keil提供了包括C編譯器、連接器、宏匯編、庫(kù)文件管理和軟硬件仿真調(diào)試器等完整的開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境將這些部件組成一起。其強(qiáng)大的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試功能使得Keil應(yīng)用非常廣泛。

4.2A/D轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)

MAX1134是16位高分辨率，使用3.3V單電源供電，雙極性模式下轉(zhuǎn)換速度達(dá)到150ksps，無(wú)丟失碼，出色的動(dòng)態(tài)特性（THD≥90dB），低功耗的A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于AT89S52不具備SPI口功能，所以MAX1134與單片機(jī)間的通信通過(guò)I/O口模擬SPI接口來(lái)完成。

表4.7MAX1134控制字節(jié)格式

MAX1134通過(guò)時(shí)鐘控制字節(jié)從串行數(shù)據(jù)輸入端輸入到內(nèi)部移化寄存器，設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器模式。軟件配置功能描述如表4.7所示，當(dāng)CS變低，每一個(gè)上升沿時(shí)鐘信號(hào)SCLK從串行數(shù)據(jù)輸入端DIN發(fā)送一比特?cái)?shù)據(jù)，從最高位(MSB)開(kāi)始發(fā)送，8個(gè)時(shí)鐘周期完成對(duì)MAX1134的軟件配置。如果中間發(fā)生配置中斷或者為完成8個(gè)時(shí)鐘設(shè)置，MAX1134均不能完成正常的模數(shù)轉(zhuǎn)換。MAX1134可用外部時(shí)鐘或者內(nèi)部時(shí)鐘完成A/D轉(zhuǎn)換，但是兩種模式下均使用外部時(shí)鐘將數(shù)據(jù)移入或移出。一般要求完成一次轉(zhuǎn)換的周期是8個(gè)時(shí)鐘信號(hào)SCLK的整數(shù)倍。MAX1134具有短采集模式(24SCLK)和長(zhǎng)采集模式(32SCLK)兩種工作模式。采用單極性輸入時(shí)，輸出二進(jìn)制數(shù)；采用雙極性輸入時(shí)，輸出的是二進(jìn)制補(bǔ)碼。

圖4.2A/D轉(zhuǎn)換流程圖

圖4.3外部時(shí)鐘短采集模式時(shí)序圖

在本系統(tǒng)中選用MAX1134單極性模式0~6V電壓輸入、外部時(shí)鐘、短采集模式（24SCLK）的工作方式。轉(zhuǎn)換開(kāi)始前，CS為從高電平變?yōu)榈碗娖剑�表示MAX1134芯片選通，開(kāi)始工作。初始化設(shè)置：DIN、SSTRB、DOUT、SCLK都設(shè)置為低電平。當(dāng)SCLK第一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)，DIN開(kāi)始發(fā)送配置數(shù)據(jù)給MAX1134，通過(guò)8個(gè)時(shí)鐘的數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送，完成對(duì)MAX1134的設(shè)置，A/D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換開(kāi)始工作。在第7個(gè)SCLK時(shí)鐘下降沿處觸發(fā)SSTRB，使SSTRB上升為高電平。第8個(gè)SCLK下降沿，SSTRB拉低，數(shù)字輸出開(kāi)始有效，輸出從最高位MSB開(kāi)始。再經(jīng)過(guò)16個(gè)SCLK時(shí)鐘完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)24個(gè)時(shí)鐘周期，完成一次A/D轉(zhuǎn)換，隨即CS拉為高電平。隨即可以進(jìn)入下一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。外部時(shí)鐘采集模式時(shí)序圖如4.3所示。MAX1134軟件讀寫實(shí)現(xiàn)代碼：

在本系統(tǒng)中，微弱光照條件下，量程采用最高檔位，放大倍數(shù)能達(dá)到10M倍，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器輸出后，輸出電壓含有大量50Hz工頻信號(hào)。濾除50Hz工頻信號(hào)可以采用陷波器，但是在光測(cè)量中，硅光電池采集到的光信號(hào)可能含有50Hz信號(hào)，因此不能直接采用陷波器。本文中采用軟件方法（等周期采樣）實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的準(zhǔn)確測(cè)量。50Hz工頻噪聲如圖4.4所示。

圖4.450Hz噪聲信號(hào)

不考慮噪聲的變化為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。通過(guò)調(diào)節(jié)零電位使波谷的電壓為正電壓，在等周期內(nèi)采樣。

T=1/f

由于f=50Hz,得到T=0.02s。根據(jù)在一個(gè)周期內(nèi)盡可能多的采樣原則，T內(nèi)采64個(gè)點(diǎn)，即在3.125ms內(nèi)進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換，將周期內(nèi)得到的64個(gè)轉(zhuǎn)換值取平均后，即可得到電壓值。

4.3量程轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)

LED路燈照度測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中，光照強(qiáng)度從微弱到高照度，量程范圍要求大，能從單位勒克斯到千勒克斯，所以在自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能。本文中采用的MAX4602模擬開(kāi)光，通過(guò)單片機(jī)四個(gè)I/O通信口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換。MAX4602四個(gè)數(shù)字邏輯輸入端口IN1、IN2、IN3和IN4分別放大倍數(shù)為1K、10K、100K、1M。模擬開(kāi)關(guān)起始狀態(tài)為四個(gè)導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)默認(rèn)端口為高電平。在單片機(jī)初始化模擬開(kāi)關(guān)時(shí)，設(shè)置最高量程開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，為高電平，即IN4=1，其余三個(gè)數(shù)字邏輯輸入端為低電平。vaule=Get_number();//讀取A/D轉(zhuǎn)換值讀取一次A/D轉(zhuǎn)換值，判斷vaule的大小，當(dāng)vaule大于40000時(shí)，關(guān)閉該通道（IN4=0），同時(shí)打開(kāi)小于一檔的開(kāi)關(guān)（IN3=0）。再讀取一次A/D轉(zhuǎn)換值，判斷vaule值，循環(huán)轉(zhuǎn)換量程，直到找到合適的檔位。

圖4.5自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換流程圖

4.4液晶顯示軟件實(shí)現(xiàn)

LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)顯示模塊采用段式液晶顯示，使用用HT1621B驅(qū)動(dòng)段式液晶工作。HT1621B驅(qū)動(dòng)芯片為48引腳SSOP封裝，4條控制線CS、RD

、WR和DATA。管腳CS設(shè)置為高電平1時(shí)，單片機(jī)和HT1621B之間的數(shù)據(jù)和命令無(wú)效。在產(chǎn)生命令模式或者轉(zhuǎn)換模式之前，要用一個(gè)高電平脈沖初始化

HT1621B的串行接口。管腳DATA是串行數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳，讀或?qū)憯?shù)據(jù)通過(guò)管腳DATA進(jìn)行。管腳RD是讀時(shí)鐘輸入管腳，在RD信號(hào)的下降沿時(shí)，數(shù)據(jù)輸出管腳DATA上，在RD信號(hào)上升沿和下一個(gè)下降沿之間，單片機(jī)應(yīng)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。管腳WR是寫時(shí)鐘輸入管腳，在WR信號(hào)上升沿時(shí)，管腳DATA

上的數(shù)據(jù)、地址和命令被寫入HT1621B。可選的管腳IRQ可用作主控制器和HT1621B之間的接口，IRQ可用軟件設(shè)置作為定時(shí)器輸出或WDT溢出標(biāo)志輸出。HT1621B的靜態(tài)顯示內(nèi)存以32×4位的格式存儲(chǔ)要顯示的數(shù)據(jù)，靜態(tài)示內(nèi)存的數(shù)據(jù)直接映像到段式液晶驅(qū)動(dòng)器中。靜態(tài)顯示內(nèi)存（RAM）映像圖如4.6所示。

圖4.6ROM映像圖

HT1621B有兩種工作模式：命令模式和數(shù)據(jù)模式。命令模式ID為110，命令模式包括系統(tǒng)配置命令、系統(tǒng)頻率選擇命令、LCD配置命令、時(shí)鐘/WDT設(shè)置命令和操作命令等。數(shù)據(jù)模式包括WRITE、READ和READ-MODIFY-WRITE操作。讀寫操作時(shí)序圖如4.7、4.8所示。

圖4.7讀連續(xù)時(shí)序圖

圖4.8寫連續(xù)時(shí)序圖

4.5串口通信軟件

串口通信是以二進(jìn)制數(shù)發(fā)送的通信方式，由于所需傳輸線少，廣泛用于單片

機(jī)與PC機(jī)之間的通信。按照串口通信的數(shù)據(jù)的發(fā)送方式分為同步串口通信和異步串口通信。本文采用的是基于異步串口通信方式[55]在異步通信中，波特率和字符幀格式是串口通信的兩個(gè)重要指標(biāo)，用戶根據(jù)實(shí)際情況選定。

1．波特率(BaudRate)

波特率定義為單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制碼位數(shù)，單位為bit／s。波特率用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取２ㄌ芈试礁撸瑪?shù)據(jù)傳輸速度越快。

2．字符幀(CharacterFrame)

字符幀由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位四部分構(gòu)成：

起始位：占一位，位于字符幀開(kāi)頭位置，為低電平（邏輯0），用于表示開(kāi)始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)位：可以取5~8位，緊跟起始位之后，低位在前高位在后。

奇偶校驗(yàn)位：占一位，位于數(shù)據(jù)位后，表征通信采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)。

停止位：通常可取1、1.5或2位，位于字符幀末尾，為高電平（邏輯1）表示一幀數(shù)據(jù)信息發(fā)送完畢，也可為下一幀數(shù)據(jù)發(fā)送做準(zhǔn)備。串口通信工作之前要初始化串口，配置串口控制寄存器、電源管理寄存器、工作方式等。串口通信主要用于LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)、測(cè)試部分，也可以通過(guò)串口通信實(shí)現(xiàn)照度測(cè)量?jī)x與PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換。在校準(zhǔn)、測(cè)試階段，照度測(cè)量系統(tǒng)上采用的是四位段式液晶，16位A/D輸出的是0~65535之間的五位數(shù)，通過(guò)串口通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)端，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取與存儲(chǔ)。可以分析串口通信計(jì)算機(jī)端得到的數(shù)據(jù)，而不用讀取段式液晶上顯示的數(shù)據(jù)，便與記錄和統(tǒng)計(jì)。串口發(fā)送是以位或者字符的形式發(fā)送的。A/D轉(zhuǎn)換完成后，得到一個(gè)五位數(shù)，將五位數(shù)轉(zhuǎn)換成單個(gè)字符，一次發(fā)送一個(gè)字符，先發(fā)送最高位字符，SBUF寄存器中發(fā)送的是ASCII碼，ASCII+48得到數(shù)字字符，等待發(fā)送中斷信號(hào)(TI)，如果發(fā)送完畢TI置為1，跳出循環(huán)等待，TI中斷軟件置0，在串口通信終端顯示最高位。連續(xù)發(fā)送五次，得到一個(gè)沒(méi)有校準(zhǔn)的照度值，得到一個(gè)數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個(gè)空格表示一次發(fā)送完成。

串口通信實(shí)現(xiàn)代碼：

4.6光照強(qiáng)度標(biāo)定軟件實(shí)現(xiàn)

LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)作為儀器儀表，在沒(méi)有標(biāo)定的時(shí)，不能用于測(cè)量，只有按照儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)儀器儀表技術(shù)要求，才能用于測(cè)量。所以，當(dāng)LED

路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有標(biāo)定的前提下，系統(tǒng)還不能正常工作。

圖4.9光軌示意圖

照度測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定要求[56]：

標(biāo)定裝置要求：光度標(biāo)定裝置由光軌、滑動(dòng)小車、光闌、燈架和燈絲調(diào)整儀

組成。光軌長(zhǎng)度為6m，光軌平直性的誤差不超過(guò)±1mm，平直性良好，測(cè)距米尺1m內(nèi)的誤差不大于0.2mm照度檢測(cè)標(biāo)定環(huán)境要求：要在暗環(huán)境下進(jìn)行校準(zhǔn)，環(huán)境溫度應(yīng)保持在(20±5°C)，空間濕度小于85%RH，標(biāo)準(zhǔn)燈參考國(guó)家發(fā)光照明委員會(huì)CIE的要求，采用色溫為2856K標(biāo)準(zhǔn)光源。

圖4.10照度標(biāo)定用光軌

把照度測(cè)量用的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)燈安放在光軌上，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)燈燈絲面和光傳感器的

測(cè)試平面，使兩個(gè)平面和光軌的水平測(cè)量軸線垂直，并且中心點(diǎn)位于軸線上。要求標(biāo)準(zhǔn)燈的燈絲平面與光傳感器間的距離至少大于光傳感器測(cè)試面最大限度的15倍以上[57-58]。在光傳感器和標(biāo)準(zhǔn)燈之間放置幾個(gè)光闌（孔徑大小合適），不允許擋住由標(biāo)準(zhǔn)燈燈絲和燈殼發(fā)出的光照射到光傳感器測(cè)試面上。設(shè)置光闌主要是防止雜散光進(jìn)入到光傳感器中，影響標(biāo)定結(jié)果。標(biāo)定用光軌示意圖如圖4.9所示。圖4.10為暗室現(xiàn)場(chǎng)圖。固定光傳感器位置，揭開(kāi)光傳感器蓋子，調(diào)節(jié)測(cè)試平面與標(biāo)準(zhǔn)燈面平行，改變標(biāo)準(zhǔn)燈與光傳感器之間的距離，光傳感器在多個(gè)位置得到不同的照度值，根據(jù)光照度平方反比定律

E=I/r^2（4.2）

式中：E：測(cè)試面的標(biāo)準(zhǔn)照度值，單位為lx；

I：標(biāo)準(zhǔn)燈的發(fā)光強(qiáng)度，單位為cd；

r：標(biāo)準(zhǔn)燈的燈絲平面到光探頭測(cè)試面的距離，單位為m。

改變燈絲平面與光傳感器間距離，根據(jù)距離平方反比定律，多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果，經(jīng)最小二乘法線性擬合，得到所需定標(biāo)校正照度值。

4.7小結(jié)

結(jié)合LED路燈照度檢測(cè)硬件電路，設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作軟件，包括控制部分，信號(hào)采集部分，顯示部分的設(shè)計(jì)，使照度檢測(cè)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

5.系統(tǒng)噪聲分析及處理

5.1系統(tǒng)內(nèi)部噪聲及處理

5.1.1電阻熱噪聲

電阻或者導(dǎo)體在不加信號(hào)源或電動(dòng)勢(shì)的前提下，而且兩端也沒(méi)有電流流過(guò)，如果將電阻接到放大器后，用示波器觀察發(fā)現(xiàn)，兩端會(huì)出現(xiàn)噪聲電壓起伏變化，這種噪聲稱之為電阻熱噪聲[59]。電阻熱噪聲起源于電阻或者導(dǎo)體內(nèi)部電子的隨機(jī)自由運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致電阻或?qū)�體兩端電荷的短暫堆積，形成噪聲電壓。噪聲電壓是自由電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，當(dāng)溫度升高后，電子運(yùn)動(dòng)加劇，因此噪聲電壓隨溫度上升而變大。從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度分析熱噪聲，噪聲電壓服從高斯分布曲線。

5.1.2工頻噪聲

在以交流電源供電的系統(tǒng)中，普遍存在工頻噪聲。工頻噪聲通過(guò)各種方式進(jìn)入到測(cè)量系統(tǒng)中，與被測(cè)量信號(hào)疊加在一起，使測(cè)量值出現(xiàn)偏移，直接影響到測(cè)量準(zhǔn)確度，有時(shí)甚至造成不能直接測(cè)量，因此在對(duì)微弱光信號(hào)測(cè)量的影響尤為顯著。

常見(jiàn)的工頻干擾源：大電流工頻線引起的工頻磁場(chǎng)；高壓工頻線引起的工頻電場(chǎng)；實(shí)際工頻線引起的工頻電磁場(chǎng)；工頻地電流；電源變壓器引起的工頻磁場(chǎng)；電源變壓器引起的容性泄漏；軟起動(dòng)器、變頻器等調(diào)速、變流裝置產(chǎn)生的諧波干擾等等。由此可見(jiàn)，工頻噪聲的影響是廣泛存在的[60]。由于不存在絕對(duì)的絕緣材料，所以工頻噪聲電壓能通過(guò)泄漏電阻滲入測(cè)量系統(tǒng)中。

通常抑制工頻噪聲的方法有正確的接地方法、良好的屏蔽、設(shè)置保護(hù)環(huán)、采用高共模抑制比CMRR的運(yùn)放放大電路和窄帶濾波器或陷波器。在多數(shù)時(shí)候，即使采用了抑制工頻噪聲的措施，并不能徹底消除工頻噪聲干擾。另外，工頻噪聲中還存在諧波噪聲信號(hào)，而且諧波噪聲的頻率高，即使噪聲分量很小，通過(guò)電磁耦合和分布電容進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)的分量較大。因此，只有采用合理的微弱光信號(hào)檢測(cè)技術(shù)才能有效地消除和抑制工頻噪聲。

5.1.31/f噪聲

1/f噪聲是由于兩種導(dǎo)體間相互接觸點(diǎn)的電導(dǎo)隨機(jī)漲落而引起的，導(dǎo)體間接觸不理想的器件都存在1/f噪聲，因此1/f噪聲又稱為接觸噪聲[61]。約翰遜與1925年首次發(fā)現(xiàn)1/f噪聲，隨后的幾十年，1/f噪聲抑制是國(guó)際物理機(jī)理研究的熱點(diǎn)，分別提出了遷移漲落模型、表面載流子數(shù)漲落模型和量子1/f噪聲理論。

5.1.4散彈噪聲和爆裂噪聲

散彈噪聲又可以稱之為散粒噪聲，與越過(guò)勢(shì)壘的電流相關(guān)。電子或空穴的隨機(jī)發(fā)射運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流過(guò)勢(shì)壘的電流在其平均值附近隨機(jī)起伏，從而引起散彈噪聲出現(xiàn)。在半導(dǎo)體器件中，越過(guò)PN結(jié)的載流子的隨機(jī)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)以及電子空穴對(duì)的隨機(jī)產(chǎn)生和復(fù)合過(guò)程導(dǎo)致產(chǎn)生散彈噪聲。

當(dāng)流過(guò)PN結(jié)的平均直流電流為100mA時(shí)，設(shè)測(cè)量帶寬為10kHz，則PN結(jié)產(chǎn)生的散彈噪聲電流有效值為17.9nA，在測(cè)量微弱光照條件下的光照強(qiáng)度時(shí)，傳感器輸出電路信號(hào)甚至小于散彈噪聲電流有效值，要準(zhǔn)確測(cè)量光照強(qiáng)度，需要減小PN結(jié)散彈噪聲信號(hào)，一般情況下的做法是減小測(cè)量帶寬和減小平均直流電流。爆裂噪聲是流過(guò)半導(dǎo)體PN結(jié)電流的突然變化而引起的。爆裂噪聲的引起的原因是半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能隨機(jī)發(fā)射或捕獲載流子。通常爆裂噪聲由一系列寬度不同，而幅度基本相同的隨機(jī)電流脈沖組成，脈沖寬度一般為微秒到秒級(jí)別，脈沖幅度為1nA~0.001uA，頻率小于幾百赫茲。如果將爆裂噪聲放大并送到揚(yáng)聲器中，可聽(tīng)到類似于爆米花的聲音。散彈噪聲和爆裂噪聲同屬于電流型噪聲，在光照強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)中，光傳感器輸出的是電流信號(hào)，放大方式采用的I/V

放大，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能減小電路中相關(guān)電阻阻值，同時(shí)采用濾波措施。

5.1.5地噪聲

光照強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)必然存在工作電流，由于測(cè)量系統(tǒng)的復(fù)雜性，地線回路難以做到盡可能的短，另外PCB板面積空間的約束，地線回路的寬度難以做到足夠?qū)挘�因此地線回路就存在一定的阻抗，電流流過(guò)地線，地線上會(huì)產(chǎn)生壓降。當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率較高或者存在頻率較高的數(shù)字電路，地線上除了直流壓降外，還會(huì)引起交流噪聲。數(shù)字電路產(chǎn)生的地線噪聲是很不容忽視，地噪聲不但與其工作頻率有關(guān)，還與開(kāi)關(guān)速度密切相關(guān)。當(dāng)一條長(zhǎng)度為2cm寬為6mm的地線的，電感約為10nH，流過(guò)電流為10mA，頻率為1MHz正弦波電流的地線壓降為1mV，而如果一個(gè)數(shù)字集成電路的上升或下降沿時(shí)間為10nS，電流為10mA，那么該地線上產(chǎn)生的峰值噪聲電壓可以達(dá)到16mV。地線除了存在分布

電感和直流電阻引起地線壓降外，頻率較高時(shí)，還存在趨膚效應(yīng)引起的阻值變化，

同樣會(huì)產(chǎn)生地線噪聲。測(cè)量系統(tǒng)除了存在數(shù)字電路引起的地線噪聲外，還存在調(diào)

制引起的信號(hào)幅度的變化導(dǎo)致的模擬放大電路工作電流的變化產(chǎn)生的地線噪聲。

另外，電源電壓本身的紋波噪聲也會(huì)引起工作電流的變化，從而產(chǎn)生地線噪聲。

由此可見(jiàn)，地線噪聲對(duì)微弱光信號(hào)的檢測(cè)有著不可忽視的影響。

5.2運(yùn)算放大器的噪聲

微弱光信號(hào)檢測(cè)的目的是從噪聲中恢復(fù)被檢測(cè)光信號(hào)。為了能把微弱光信號(hào)

放大到可以感知的水平，需要采用放大電路，但是在放大光信號(hào)的同時(shí)也將噪聲

放大，而且放大器本身還會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲，因此在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，要選擇合

理的放大電路，還要考慮放大器芯片的選擇。運(yùn)算放大器引起的噪聲主要由輸入失調(diào)電壓和輸入偏置電流組成。噪聲模型如圖5.2所示，I+、I-為運(yùn)放輸入端偏置電流，VOS為輸入偏置電壓。

圖5.2運(yùn)算放大器噪聲模型

5.2.1輸入失調(diào)電壓

在理想狀況下，當(dāng)輸入運(yùn)放的兩個(gè)輸入端的電壓相同時(shí)，輸出電壓應(yīng)該為0V，在實(shí)際情況下，必須在兩個(gè)輸入施加一個(gè)小電壓才能使輸出電壓為0V，這樣的

微小電壓稱為失調(diào)電壓VOS輸入失調(diào)電壓可以看作一個(gè)串聯(lián)在運(yùn)算放大器反相輸入端得電壓源VOS，對(duì)應(yīng)輸出失調(diào)電壓等于輸入失調(diào)電壓乘以直流噪聲增益。本文中采用ICL7650運(yùn)放芯片，失調(diào)電壓OSV只有0.6uV，有效的減少失調(diào)電壓對(duì)于光照強(qiáng)度測(cè)量的影響。

5.2.2輸入偏置電流

理想條件下，流入運(yùn)放輸入端得電流為零，但是實(shí)際上，運(yùn)放的兩個(gè)輸入端都有電流輸入，分別BI+和BI−。當(dāng)反饋電阻足夠大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差。例如BI為10nA，反饋電阻R為1MΩ，那么有10mV的電壓誤差。采用ICL7650運(yùn)放，輸入偏置電流只有50pA，當(dāng)前級(jí)放大電路為最大量程100KΩ時(shí)，電壓僅5uV，極大的提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

5.3PCB布線處理

繪制光檢測(cè)系統(tǒng)PCB時(shí)，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，導(dǎo)線長(zhǎng)，

阻抗增加，抗噪聲能力降低，成本增加；尺寸過(guò)小，則散熱不好，而且鄰近線條

易受干擾。根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行布局。LED路燈光照強(qiáng)度的測(cè)量系統(tǒng)中，有微弱信號(hào)采集電路、數(shù)字處理電路和電源電路，電路之間的布局各不相同，之間產(chǎn)生的干擾和抑制方法不相同。因此要將數(shù)字處理電路、微弱信號(hào)采集電路和電源電路分別分開(kāi)放置，布局中還要特別注意強(qiáng)、弱信號(hào)的傳輸方向性問(wèn)題。相同模塊電路的器件應(yīng)盡量靠近放置，這樣可以獲得良好的抑制噪聲的效果。PCB布線原則之一就是各器件間的引線要盡量短，微弱信號(hào)采集電路和數(shù)字電路合理的分開(kāi)，使相互間的信號(hào)耦合最小。光信號(hào)采集模塊中輸入的光電流信號(hào)非常的小，在PCB布線處理時(shí)，放大芯片ICL7650的輸入引腳采用隔離島，將輸入引腳抬起來(lái)，不和PCB連接，直接將光傳感器的輸出引線接到懸空的隔離島上，反饋電阻和反饋電容回路的端連接到隔離島。由于漏電流的不確定性，即使PCB板阻抗很高，輸入端的電位差也不能忽略。前置運(yùn)算放大電路對(duì)于電源的要求也很高，微小的電壓波動(dòng)會(huì)引起測(cè)量誤差，所以在靠近運(yùn)放的供電電壓加0.1uF、0.01uF的陶瓷電容，減弱電壓中的高頻噪聲。（1）電源模塊要求：穩(wěn)壓輸入端接入100μF以上的電解電容，輸出端接同樣接

100μF以上的電解電容，并且加0.1uF陶瓷電容，電容布局時(shí)，盡量靠近輸入/輸出端。（2）A/D轉(zhuǎn)換電路PCB布線要求：保證數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線相互分開(kāi)，模擬信號(hào)線和數(shù)字信號(hào)線嚴(yán)禁平行布線，電源接地和旁路處理。（3）地線要求：系統(tǒng)板為單點(diǎn)接地，數(shù)字地和模擬地構(gòu)成各自的通路，數(shù)字地和模擬地用零歐姆電阻連接，構(gòu)成閉環(huán)回路。盡量加粗地線，若地線很細(xì)，接地電位隨電流的變化而變化，使設(shè)備信號(hào)不穩(wěn)定，抗噪聲性能變壞。根據(jù)電路布局，地線回路從數(shù)字信號(hào)開(kāi)始，到A/D轉(zhuǎn)換芯片，最后連接到運(yùn)放地端，形成從強(qiáng)到弱的回路。PCB板覆銅，沒(méi)有用到的區(qū)域用一個(gè)大的接地面覆蓋，提供屏蔽盒增加電路去耦的能力，覆銅回路要求按照從強(qiáng)到弱原則。在前置運(yùn)算放大電路PCB

板加屏蔽罩，減少外界電磁、工頻噪聲的影響。

5.4小結(jié)

分析了LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部噪聲，運(yùn)算放大器噪聲以及其他外部噪聲，并采取有效措施有效抑制噪聲，通過(guò)系統(tǒng)硬件PCB布線處理，提高系統(tǒng)抗干擾能力。

6.系統(tǒng)測(cè)試

6.1系統(tǒng)硬件電路測(cè)試

6.1.1模塊化測(cè)試

焊接電路時(shí)，先將電源部分焊接好，焊接時(shí)注意穩(wěn)壓芯片不要反接，焊接要良好，用電壓表測(cè)試輸出電壓是否穩(wěn)定，確保電源部分正常穩(wěn)定。然后焊接貼片元器件和放大電路部分，最后焊接單片機(jī)電路。系統(tǒng)焊接完成后，用萬(wàn)用表測(cè)量貼片封裝的芯片引腳是否有短接或沒(méi)有虛焊的引腳，然后仔細(xì)檢查PCB是否都焊接良好，檢查通過(guò)后，接上電源開(kāi)關(guān)，給系統(tǒng)通電，用手看看穩(wěn)壓芯片是否發(fā)燙，如果穩(wěn)定良好，說(shuō)明電路沒(méi)有短路。通過(guò)串口給單片機(jī)下載程序，控制LCD

顯示、控制模擬開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換測(cè)試。

6.1.2系統(tǒng)整體測(cè)試

系統(tǒng)硬件整體調(diào)試完成后，下載軟件代碼，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行工作，液晶顯示A/D轉(zhuǎn)換值，通過(guò)串口通信發(fā)送A/D數(shù)據(jù)到上位機(jī)，串口數(shù)據(jù)顯示如圖6.1所示，并對(duì)完成系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作，使系統(tǒng)檢測(cè)達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6.1串口接收端

系統(tǒng)校準(zhǔn)后，測(cè)量光照強(qiáng)度，系統(tǒng)實(shí)物如圖6.2所示，當(dāng)前照度測(cè)量顯示值為

11.10lx。

將系統(tǒng)放置在暗環(huán)境中，打開(kāi)光源，等光源發(fā)光穩(wěn)定后，開(kāi)始測(cè)量光源光照

強(qiáng)度值，同一位置測(cè)量五次，并且用標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)在相同位置測(cè)量光源照度值。改

變光源強(qiáng)度或者改變光傳感器與光源之間的距離，光源穩(wěn)定后，測(cè)量光源照度值，

重復(fù)多次得到表6.1。由表中可以看出，當(dāng)光照強(qiáng)度越弱時(shí)，硅光電池輸出電流

信號(hào)越小，有效信號(hào)系統(tǒng)引入的噪聲信號(hào)影響越大。照度值在小于1lx時(shí)，系統(tǒng)測(cè)量誤差增大。在小于1lx照度條件下，檢測(cè)系統(tǒng)有待改善。在大于1lx光照條件下，系統(tǒng)的測(cè)量誤差小于±3%，達(dá)到國(guó)家照度計(jì)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，重復(fù)性測(cè)量誤差小于±1%。

表6.1系統(tǒng)測(cè)量值

6.2誤差分析及處理

在LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)中，光傳感器、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等硬件電路都會(huì)受不同程度的各種因素影響，使光照度檢測(cè)的測(cè)定值與真實(shí)值之間造成差異。差異可歸結(jié)為兩類：隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差是在同一條件下多次重復(fù)測(cè)量。誤差大小和符號(hào)保持不變，或按某一確定規(guī)律變化，是系統(tǒng)的固定誤差。

LED路燈照度檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)誤差來(lái)源主要有以下幾方面：1.硅光電池特性所造成的誤差；2.運(yùn)算放大電路引起的誤差；3.A/D轉(zhuǎn)換器電路引起的誤差；4.外圍電路接口電路引入的非線性誤差。減小系統(tǒng)誤差的主要措施有：選用穩(wěn)定性高、暗電流小、輸出線性度好的硅光電池；選用低泄露電流、低失調(diào)電壓的斬波穩(wěn)零運(yùn)算放大器；選用高精度、誤碼率低的A/D轉(zhuǎn)換器，采用高精度、溫漂系數(shù)低的反饋電阻，和聚丙烯反饋電容。部分系統(tǒng)誤差采用軟件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ�除�?/font>

隨機(jī)誤差是系統(tǒng)隨機(jī)變化引起的誤差。在同條件下多次重復(fù)測(cè)量，誤差存在的不確定性的變化，但是隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以相同條件測(cè)量時(shí)，根據(jù)時(shí)間平均和總體平均方法。隨機(jī)誤差之和為零，測(cè)量值的數(shù)學(xué)期望等于真實(shí)值。隨機(jī)誤差主要由供電電源波動(dòng)、電路噪聲、外界環(huán)境引入等等造成的。減小隨機(jī)誤差的措施：PCB布線時(shí)，盡量減少阻抗干擾；系統(tǒng)采用屏蔽方式減少外界環(huán)境干擾；軟件采用A/D轉(zhuǎn)換多次采樣取平均的方法，減小隨機(jī)誤差。

6.3小結(jié)

主要分析系統(tǒng)模塊工作狀況，測(cè)試各個(gè)模塊運(yùn)行性能，完成系統(tǒng)測(cè)試，

分析系統(tǒng)存在的誤差以及誤差處理方法。

7．總結(jié)與展望

本文通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)光源光電檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，以及傳統(tǒng)光源與LED光源光電檢測(cè)的區(qū)別，探討LED光電檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)目前LED路燈光學(xué)性質(zhì)檢測(cè)的存在問(wèn)題，提出了LED路燈光照強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)方案，驗(yàn)證了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，完成了照度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作，使系統(tǒng)達(dá)到照度檢測(cè)要求。本文的主要的研究?jī)?nèi)容有：1.分析傳統(tǒng)光源光電檢測(cè)與LED光源檢測(cè)區(qū)別，LED光源檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)分析，本文中采用燈具旋轉(zhuǎn)式測(cè)量方法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)LED

燈具，固定光傳感器的方法測(cè)量光學(xué)參數(shù)。2.對(duì)光傳感器的研究分析，并通過(guò)加濾光玻璃完成光傳感器的人眼視覺(jué)V(λ)光譜修正，確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。選擇恰當(dāng)?shù)那爸梅糯箅娐窚p少干擾、提高信噪比，設(shè)計(jì)二級(jí)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路等，提供串口通信為L(zhǎng)ED路燈光學(xué)檢測(cè)提供良好的外部接口3.完成照度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括控制部分、A/D轉(zhuǎn)換和顯示部分代碼編寫工作，并校準(zhǔn)照度測(cè)量系統(tǒng)。4.系統(tǒng)測(cè)試，檢驗(yàn)系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)性。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)噪聲的分析，采取有效措施減少噪聲的干擾。由于時(shí)間和人力的限制，只是完成了光照強(qiáng)度的測(cè)量，作為完整的LED路燈光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，還有光通量、顏色指標(biāo)特性等參數(shù)，以及LED路燈燈具旋轉(zhuǎn)臺(tái)的控制系統(tǒng)與各傳感器的結(jié)合未能實(shí)現(xiàn)。離實(shí)際應(yīng)用有一段距離，還需要進(jìn)一步完善，今后可以從其他參數(shù)測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)，以及各個(gè)模塊集成為整體測(cè)量系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展研究。1.照度檢測(cè)系統(tǒng)改善。采用量程范圍更寬的采集系統(tǒng)，通過(guò)多個(gè)光傳感器準(zhǔn)確測(cè)量微弱光照強(qiáng)度。在微弱光照條件下，可選用光電倍增管測(cè)量，普通光照條件下采用硅光電池，通過(guò)通道切換實(shí)現(xiàn)從極微弱到強(qiáng)光照條件下的精確測(cè)量。2.其他光學(xué)參量測(cè)量。光通量、相關(guān)色度等光度量的檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)。由于LED路燈燈具的特性適宜采用分布式方法測(cè)量。3．LED路燈旋轉(zhuǎn)臺(tái)。該系統(tǒng)采用的是LED燈具旋轉(zhuǎn)，傳感器固定不變的方案，需要設(shè)計(jì)路燈燈具旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)電機(jī)上下、左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)燈具全空間內(nèi)的測(cè)量。4．檢測(cè)系統(tǒng)各個(gè)模塊集成。光電檢測(cè)傳感器部分固定在檢測(cè)的一端，控制LED路燈燈具臺(tái)，旋轉(zhuǎn)燈具的同時(shí)發(fā)送坐標(biāo)指令給系統(tǒng)，將每個(gè)坐標(biāo)上采集到得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)上，通過(guò)圖形界面顯示測(cè)量圖，并且可以通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊查看坐標(biāo)點(diǎn)上的光學(xué)參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)LED路燈光電檢測(cè)的自動(dòng)測(cè)量。距離完整LED路燈光電測(cè)量系統(tǒng)還有很多工作要做，今后需要其他人來(lái)參與研究，實(shí)現(xiàn)其意義。

致謝

這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能取得圓滿的成功離不開(kāi)我的指導(dǎo)老師劉偉老師的細(xì)心指導(dǎo)、，在此，我真心的感謝我的指導(dǎo)老師給予了我關(guān)鍵性的理論指導(dǎo)，讓我才能順利完成此次的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。同時(shí)我也感謝學(xué)校對(duì)本科教育的重視，使我學(xué)到了很多實(shí)用的知識(shí)和技能，在本次的設(shè)計(jì)中都得到了實(shí)踐。最后，還要感謝在我編寫論文期間給我提供過(guò)技術(shù)上和知識(shí)上幫助同學(xué)，沒(méi)有你們的幫助，我不可能完成此次論文，謝謝你們！

最后，還要感謝學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)。你們一直關(guān)心我們的健康成長(zhǎng)，幫助我們形成健康的人生觀、世界觀、價(jià)值觀。還有輔導(dǎo)員曾振華老師，您總是在生活中的各個(gè)方面各個(gè)細(xì)節(jié)給我?guī)椭�，我還要感謝周口師范學(xué)院，在這里的四年了我不僅學(xué)到的是書(shū)本上的知識(shí)還有做人的道理。我只想說(shuō)：母校，我愛(ài)你！

附錄 1

檢測(cè)系統(tǒng)電源模塊

單片機(jī)控制模塊

光電流信號(hào)處理電路

附錄2

LED 路燈照度檢測(cè)系統(tǒng) PCB

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2018-4-15 20:12 上傳

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