【文章內(nèi)容簡介】 積小、使用方便等優(yōu)點。光電管在一個真空的玻璃泡內(nèi)裝有兩個電極，光電陰極和陽極。光電陰極有的是貼附在玻璃泡內(nèi)壁，有的是涂在半圓筒形的金屬片上，陰極對光敏感的一面是向內(nèi)的，在陰極前裝有單根金屬絲或環(huán)狀的陽極，當陰極受到適當波長的光線照射時變發(fā)射電子，電子被帶正電位的陽極所吸引，這樣在光電內(nèi)管就產(chǎn)生了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似，裝在透明的玻璃外殼中，它的PN結(jié)裝在管頂，可直接受到光照射，光電二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)的。在沒有光照射時，反向電阻很大，反向電流很小，稱為暗電流。當光照射在PN結(jié)上，光子打在PN結(jié)附近時，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對，使少數(shù)載流子的濃度大大增加，因此通過PN結(jié)的反向電流也隨之增加。如果入射光照度產(chǎn)生變化，光生電子空穴對的濃度也相應變動，通過外電路的光電強度也隨之變動?？梢?，光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。照度為照射到表面一點處的面元上的光通量除以該面元的面積。照度的符號為E(Ev)；單位為勒克斯(流明／單位面積)，符號為其中，——光通量，A——面積。光通量的單位為“流明”。光通量通常用Φ來表示，在理論上其單位相當于電學單位瓦特，因視覺對此尚與光色有關。所以依標準光源及正常視力度量單位采用“流明”，符號：lm。、離開或通過曲面的光能量。流明 (lm) 是國際單位體系 (SI) 和美國單位體系 (AS) 的光通量單位。如果將光作為穿越空間的粒子（即光子），那么到達曲面的光束的光通量與 1 秒鐘時間間隔內(nèi)撞擊曲面的粒子數(shù)成一定比例。光通量的物理表達式為：式中：K：光敏度、感光度（類比：膠卷的感光度）、人眼對于彩色的感知能力 K = lm/W。 K值使光通量的單位與輻射功率的單位得到統(tǒng)一。λ：波長，事實上人眼只對波長位于380nm~780nm的可見光有反應，習慣上我們把低于380nm的光波稱為紫外線(Ultraviolet，簡稱UV)， 把高于780nm的光波稱為紅外線(Infrared，簡稱IR)，這一點也反映在了視見函數(shù)V(λ)中。V(λ)：稱為人眼相對光譜敏感度曲線，亦作視見函數(shù)曲線，是總結(jié)了眾多針對人眼的測試經(jīng)驗而得到的，它描述了人眼對不同波長的光的反應強弱。人眼對亮度的敏感程度與顏色有關，.在環(huán)境明亮時，人眼對于波長X=555nm（環(huán)境黑暗時為507nm）的光線最為敏感,我們定義這時的相對視敏度Vs(555)=，Vs(X),其輻射功率為P(X),相對視敏函數(shù)為Vs(X),則可以定義光通量為Y(X)=P(X)*Vs(X)。當P(X)以瓦為單位時，Y(X)=555nm時,1瓦光輻射功率產(chǎn)生683lm(流明）的光通量。光敏電阻使用光電導體制成的光電器件，又稱光導管，它是基于半導體內(nèi)光電效應工作的。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時可見直流偏壓，也可加交流電壓。光敏電阻的工作原理是當無光照時，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻）急劇減少，因此電路中的電流迅速增加。光敏電阻的管心是一塊安裝在絕緣襯底上的帶有兩個歐姆接觸電極的光電導體。半導體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應，僅限于光照的表面薄層。雖然產(chǎn)生的載流子也有少數(shù)擴散到內(nèi)部去，但深入厚度有限，因此光電導體一般都做成薄層。為了獲得很高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用梳狀，所以提高了光敏電阻的靈敏度。光敏電阻的靈敏度易受潮濕的影響，因此要將光電導體密封在帶有玻璃的殼體中。光敏電阻具有很高的靈敏度、很好的光譜特性，光譜響應從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)，而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。 常用的光敏三極管型號有：3DU5C 3DU31 3DU33 3DU107 3DU303 L14C1 PT334 等3DU系列為金屬殼封裝，頂端為玻璃透光窗，對880nm的光線靈敏度最高，常與紅外發(fā)光二極管配套使用，具有靈敏度高，響應速度快的特點。 常用的紅外發(fā)光二極管型號有：GL3S 2GLA LN303 5GLA等 光敏元件的選擇LX1970，包含PIN型光電二極管，高增益放大器和兩個互補電流輸出端。芯片特點：PIN光電二極管光譜特性及靈敏度都與人的眼睛相似，可代替人眼感受亮度的明暗變化，并將接受的可見光裝換成電流信號。,暗電流為10μA。⑴LX1970非線性誤差小，無需使用藍光濾光片，即可以有效的衰減紫外光及紅外光。⑵兩個互補輸出端電流不對稱僅為177。％，可任選一段作為輸出。⑶微功耗，低壓供電。采用+2～+，電源電流低至85μA(典型值)工作溫度范圍是40℃～+85℃，3mm1mm。 LX1970引腳圖,。計算得ADC0809端口地址為7FFFH。LX1970轉(zhuǎn)換后的電壓信號沒有經(jīng)過運算放大器放大，直接送A/D轉(zhuǎn)換。可采用延時的辦法讀取A/D變化的電壓數(shù)量一般來說，ADC0809完成轉(zhuǎn)換時間不超過200μs，如果需要及時讀取數(shù)字量，可以將0809的EOC端經(jīng)過反相器連接到51單片機外部中斷0端口，ADC0809轉(zhuǎn)換完成通過觸發(fā)外部中斷口在中斷服務程序當中完成數(shù)據(jù)的讀取和處理。 光敏原件的連接圖ADC0809各腳功能如下：D7D0：A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端，該輸出端具有三態(tài)特性，能與計算機總線相接。IN0IN7：8位模擬量輸入引腳。 VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（）：參考電壓負端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動A/D轉(zhuǎn)換）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當于6MHz的MCS51單片機共64個機器周期?？蓳?jù)此設計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。所用的指令為MOVX 讀指令，該指令在送出有效口地址的同時，發(fā)出有效信號，使0809的輸出允許信號OE有效，從而打開三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入A累加器中。這里需要說明的示，ADC0809的三個地址端A、B、C即可如前所述與地址線相連，也可與數(shù)據(jù)線相連，例如與D0～D2相連。這是啟動A/D轉(zhuǎn)換的指令與上述類似，只不過A的內(nèi)容不能為任意數(shù)，而必須和所選輸入通道號IN0～IN7相一致。例如當A、B、C分別與D0、DD2相連時，啟動IN7的A/D轉(zhuǎn)換指令如下：MOV DPTR， FE00H ；送入0809的口地址MOV A ，07H ；D2D1D0=111選擇IN7通道MOVX @DPTR， A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換54/74373 八 D 鎖存器(3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特性) 簡要說明: 373為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路 結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別):型號tpdPD74LS37317ns120mW373的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 當三態(tài)允許控制端OE為低電平時，O0~O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當OE為高電平時，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但 鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當鎖存允許端 LE 為高電平時，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當 LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號： D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端 O0~O7 輸出端 外部管腿圖：邏輯圖： 真值表： 極限值：電源電壓.................................................. .........7V 輸入電壓 54/74S373.......................................................... 54/74LS373...................................