高精度照度计设计：基于硅光电池与单片机

"这篇硕士学位论文主要探讨了高精度照度计的设计，重点在于硅光电池的应用、信号处理和系统的精度提升。作者侯文辉在导师李明伟的指导下，研究了照度计在建筑、影视和医疗卫生等领域的重要性，并设计了一款基于AT89C51单片机的低成本、高精度数显照度计。" 文章详细阐述了硅光电池作为光照探测的核心元件，其光照特性、光谱响应和温度特性。硅光电池的光照特性表现为短路电流与照度呈线性关系，而开路电压与入射光功率有对数关系。在光照度2000勒克斯左右趋于饱和，最大开路电压约为0.6V，与半导体材料的势垒电压相比略小，且与电池面积无关，仅影响光电流大小。 光谱特性方面，论文提到硅光电池对不同波长入射光的敏感度，结合白炽灯光的光谱分布曲线分析，优化了设计中的滤光器和余弦修正器，以提高测量精度和适应余弦定律。环境温度的变化会影响硅光电池的响应度和暗电流，温度系数的计算表明，开路电压和短路电流会随温度变化。 系统设计中，论文着重介绍了几个关键部分：(1)使用光电转换前置放大电路，通过运算放大器实现电流到电压的转换，提高测量线性度；(2)自动量程转换电路利用MAXIM公司的4602模拟开关，由单片机控制，确保A/D转换的精度；(3)选择了TCL602A液晶显示模块，避免LED显示时的自发光影响；(4)采用软件控制标度变换，降低硬件成本和误差。 论文还提到了抗干扰措施和实验证明，该系统设计合理，其测量范围、分辨率和光谱响应误差均达到了预设要求。关键词包括硅光电池、量程转换、A/D转换和单片机，强调了这些技术在高精度照度计设计中的核心作用。