光照度测量系统的设计与实现(附件)【字数：11092】
摘 要在摄影工程、医疗卫生、照明工程和交通安全工程等相关领域中，光照度的测量和应用越来越普遍。本文设计了一种以单片机STM32为主要部件的光照度测量系统，完成了电源模块电路的设计，光照传感器BH1750FVI电路的设计，STM32单片机电路的设计和数码管显示电路的设计等硬件电路的设计；并完成了BH1750FVI驱动模块软件设计，STM32单片机主程序设计，BH1750FVI与STM32单片机数据通信设计等软件设计的工作。通过对系统硬件电路的设计和相关软件的编程，进一步提出了测量动静态光源照度的方法，系统覆盖的量程范围大，精确度比较高，成本较低。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的与意义 1
1.2国内外光照度测量系统的发展现状 1
1.2.1国外光照度测量系统发展及现状 1
1.2.2国内光照度测量系统现状 2
1.3光照度测量系统的发展趋势和本论文的主要工作 2
1.3.1光照度测量系统的发展趋势 2
1.3.2本论文的主要工作 2
第二章 光照度测量方法的设计 4
2.1光照度的相关概念 4
2.2光照传感器的选择 4
2.3光照度测量系统的总体方案设计 6
2.3.1光照度测量系统硬件结构的总体方案 6
2.3.2光照度测量系统软件结构的总体框图 7
第三章 光照度测量系统的硬件设计 8
3.1光照度测量系统的硬件设计流程 8
3.2电源模块电路设计 8
3.3光照传感器电路设计 8
3.4 STM32单片机电路设计 9
3.5显示模块电路设计 10
第四章 光照度测量系统的软件设计 12
4.1光照度测量系统软件的总体框架 12
4.2 BH1750FVI驱动模块软件设计 12
4.3 STM32单片机主程序设计 14
4.4 BH1750FVI与STM32单片机数据通信的软件设计 15
4.5静态光源照度测量的实现 16
4.6动态光源照度测量的实现 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
7
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录A 部分电路图 22
附录B 部分系统程序 27
第一章 绪论
1.1选题的目的与意义
随着社会文明的发展，天然和人造光源的应用越来越广泛，我们对光照度的认识从无到有逐步深入，通过不同的光照度系统的实验对比，我们对光照度的定义，测算和检验的探索上升到了新的高度。其中，照明设备的质量直接影响了人的工作，生活和学习的质量。从计算机机房，会议中心的照明设备到轨道交通、客运枢纽的照明设备，从蔬菜的温室大棚到高档商业楼盘等各种照明设施的布置和监测，都需要各式各样光照度系统的参与。照明强度直接影响到人们的视野判断，交通通行的安全，农作物的生长发育等。由此可见，照度对我们的生活有巨大的作用，光学仪器的功能和类型也很多，它们与我们的生活密切相关。
光照度测量是光度测量的一个分支，照度测量简单易行，实用效率高，所以得到了广泛的使用。主要应用于农牧业中光照强弱对动植物生长发育的科研调查、光敏材料特性的测量分析、道路照明的强弱与车辆出现交通事故的关系研究分析、日常生活中各类照明设备的照度大小测量、军事伪装技术、液晶封装等电子发光器件的显示测量、通信工程、医疗设备、教育科研、包装制造业、设计装潢等领域。目前，市场上应用广泛的照度测量仪器有指针式和数显式两种，虽然指针式照明器的范围较大，但在使用特定的光照尺寸的过程中，操作者需要手动地调整被测齿轮的参数，这不仅造成了检测的麻烦,也无法实现对光照的实时检测和自动控制调节，测量精度低而且操作过程繁琐。而数显式的测量的准确度相对较高，但量程范围很窄，局限性比较大。截至当前，市场上的照度测量系统大多数只能满足静态光源的照明，不能准确地测量动态光源的照明[13]。随着智能化日益发展的今天，通信网络技术日益成熟，设计一种量程大、精度高、操作便捷、成本低廉，满足动态和静态光源照明测量系统是可行的。
1.2国内外光照度测量系统的发展现状
1.2.1国外光照度测量系统发展及现状
1962年以前，人们是通过肉眼的观察来判断光照度的强弱，1962年以后，人们开始通过光电转换的方法来检测光照度的大小。在1962年，人们发现了波长与电流之间存在的关系，进一步研究出用光电转换原理测量光照度的方法。21世纪，随着信息化社会的不断进步，光照度技术也日益趋于成熟，人们对光照度的检测有了一套详细的解决方案，被检测的指标也越来越专业化。光照度检测系统在农作物生长，道路安全照明等领域发挥了不可替代的作用。数据收集和数据分析的途径和方法也有了巨大的突破，随着国际统一标准的制定，数据分析得到的结论也更加具有权威性，在很大程度上，随着智能化的不断发展，我们节省了人力物力和时间，测量分析的效率更加高效。
截至目前为止，欧美发达国家掌握了世界领先的光照度测量技术，他们对光照度系统的研究更加深入，采用建模和模块化的方法来预测实验结果和估量系统的未来价值，并制定了未来光照度的发展目标。
1.2.2国内光照度测量系统现状
在国内，我们在不断学习发达国家的过程中，经历了光照度系统检测技术的从无到有。改革开放以来，我国经济水平和科学技术得到了迅速的发展，光照度检测技术也逐渐有了自己的一套体系，从开始的完全依赖进口到如今完全自主设计和开发，为了可以最大限度的减小测量人造光源和自然光源的数据误差，包含运算放大器功能的数字显示式物理光度计被开发，它能满足人们的测量需要，采用瞬变光源积分原理而研制成的光积累测试仪器已经大量投入到社会的生产中。由于电子器件的高度智能化和集成化，尤其是微处理器的应用使得光照测量仪器的功能愈发强大，多功能光照测量仪器可以对各个光照参数进行测量，根据测量对象的不同又研发了相对照度计和多点光照度测量仪器等。由于微处理器的改进和完善，能够制造出功能更多,测量精确度更高的光照测量仪器设备。目前，国内使用的大型高档测量仪器绝大多数还是依赖进口。国内光照度测量技术正有条不紊的发展着，这个产业前景一片光明，产量在逐年增加，出口规模逐年扩大，国际市场竞争力不断增强，但是与世界一流水平相比还有较大的差距，取其精华，去其糟粕，未来的发展值得期待。国内市场上销售的大部分光测量系统，它只能测量和计算静态光源的照度，而动态照度的测量则比较困难。要抓紧研发和改进能同时测量动静态光源的测量系统，满足社会市场需求和改善人民生活，高精度，宽量程，是基本目标。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的与意义 1
1.2国内外光照度测量系统的发展现状 1
1.2.1国外光照度测量系统发展及现状 1
1.2.2国内光照度测量系统现状 2
1.3光照度测量系统的发展趋势和本论文的主要工作 2
1.3.1光照度测量系统的发展趋势 2
1.3.2本论文的主要工作 2
第二章 光照度测量方法的设计 4
2.1光照度的相关概念 4
2.2光照传感器的选择 4
2.3光照度测量系统的总体方案设计 6
2.3.1光照度测量系统硬件结构的总体方案 6
2.3.2光照度测量系统软件结构的总体框图 7
第三章 光照度测量系统的硬件设计 8
3.1光照度测量系统的硬件设计流程 8
3.2电源模块电路设计 8
3.3光照传感器电路设计 8
3.4 STM32单片机电路设计 9
3.5显示模块电路设计 10
第四章 光照度测量系统的软件设计 12
4.1光照度测量系统软件的总体框架 12
4.2 BH1750FVI驱动模块软件设计 12
4.3 STM32单片机主程序设计 14
4.4 BH1750FVI与STM32单片机数据通信的软件设计 15
4.5静态光源照度测量的实现 16
4.6动态光源照度测量的实现 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录A 部分电路图 22
附录B 部分系统程序 27
第一章 绪论
1.1选题的目的与意义
随着社会文明的发展，天然和人造光源的应用越来越广泛，我们对光照度的认识从无到有逐步深入，通过不同的光照度系统的实验对比，我们对光照度的定义，测算和检验的探索上升到了新的高度。其中，照明设备的质量直接影响了人的工作，生活和学习的质量。从计算机机房，会议中心的照明设备到轨道交通、客运枢纽的照明设备，从蔬菜的温室大棚到高档商业楼盘等各种照明设施的布置和监测，都需要各式各样光照度系统的参与。照明强度直接影响到人们的视野判断，交通通行的安全，农作物的生长发育等。由此可见，照度对我们的生活有巨大的作用，光学仪器的功能和类型也很多，它们与我们的生活密切相关。
光照度测量是光度测量的一个分支，照度测量简单易行，实用效率高，所以得到了广泛的使用。主要应用于农牧业中光照强弱对动植物生长发育的科研调查、光敏材料特性的测量分析、道路照明的强弱与车辆出现交通事故的关系研究分析、日常生活中各类照明设备的照度大小测量、军事伪装技术、液晶封装等电子发光器件的显示测量、通信工程、医疗设备、教育科研、包装制造业、设计装潢等领域。目前，市场上应用广泛的照度测量仪器有指针式和数显式两种，虽然指针式照明器的范围较大，但在使用特定的光照尺寸的过程中，操作者需要手动地调整被测齿轮的参数，这不仅造成了检测的麻烦,也无法实现对光照的实时检测和自动控制调节，测量精度低而且操作过程繁琐。而数显式的测量的准确度相对较高，但量程范围很窄，局限性比较大。截至当前，市场上的照度测量系统大多数只能满足静态光源的照明，不能准确地测量动态光源的照明[13]。随着智能化日益发展的今天，通信网络技术日益成熟，设计一种量程大、精度高、操作便捷、成本低廉，满足动态和静态光源照明测量系统是可行的。
1.2国内外光照度测量系统的发展现状
1.2.1国外光照度测量系统发展及现状
1962年以前，人们是通过肉眼的观察来判断光照度的强弱，1962年以后，人们开始通过光电转换的方法来检测光照度的大小。在1962年，人们发现了波长与电流之间存在的关系，进一步研究出用光电转换原理测量光照度的方法。21世纪，随着信息化社会的不断进步，光照度技术也日益趋于成熟，人们对光照度的检测有了一套详细的解决方案，被检测的指标也越来越专业化。光照度检测系统在农作物生长，道路安全照明等领域发挥了不可替代的作用。数据收集和数据分析的途径和方法也有了巨大的突破，随着国际统一标准的制定，数据分析得到的结论也更加具有权威性，在很大程度上，随着智能化的不断发展，我们节省了人力物力和时间，测量分析的效率更加高效。
截至目前为止，欧美发达国家掌握了世界领先的光照度测量技术，他们对光照度系统的研究更加深入，采用建模和模块化的方法来预测实验结果和估量系统的未来价值，并制定了未来光照度的发展目标。
1.2.2国内光照度测量系统现状
在国内，我们在不断学习发达国家的过程中，经历了光照度系统检测技术的从无到有。改革开放以来，我国经济水平和科学技术得到了迅速的发展，光照度检测技术也逐渐有了自己的一套体系，从开始的完全依赖进口到如今完全自主设计和开发，为了可以最大限度的减小测量人造光源和自然光源的数据误差，包含运算放大器功能的数字显示式物理光度计被开发，它能满足人们的测量需要，采用瞬变光源积分原理而研制成的光积累测试仪器已经大量投入到社会的生产中。由于电子器件的高度智能化和集成化，尤其是微处理器的应用使得光照测量仪器的功能愈发强大，多功能光照测量仪器可以对各个光照参数进行测量，根据测量对象的不同又研发了相对照度计和多点光照度测量仪器等。由于微处理器的改进和完善，能够制造出功能更多,测量精确度更高的光照测量仪器设备。目前，国内使用的大型高档测量仪器绝大多数还是依赖进口。国内光照度测量技术正有条不紊的发展着，这个产业前景一片光明，产量在逐年增加，出口规模逐年扩大，国际市场竞争力不断增强，但是与世界一流水平相比还有较大的差距，取其精华，去其糟粕，未来的发展值得期待。国内市场上销售的大部分光测量系统，它只能测量和计算静态光源的照度，而动态照度的测量则比较困难。要抓紧研发和改进能同时测量动静态光源的测量系统，满足社会市场需求和改善人民生活，高精度，宽量程，是基本目标。
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