系统设计组成图如图1-1, 测量系统由光电传感器电路、数/模转换电路、DSP控制电路、显示电路这4部分组成。

图1-1  系统设计组成图

本设计采用DSP控制电路为核心，与可编程的逻辑器件相结合构成控制系统。本课题主要进行的工作是对系统的功能需求进行分析，然后根据需求，提出确定实现该系统所需要的硬件与软件的方案：

（1)系统的硬件方面：根据需求选择相应的DSP芯片作为控制电路的核心，设计了电源模块，通信模块，并对数据采集与处理，存储器扩展等设计电路。

（2）系统的软件方面：基于CCS的可编程环境下，对DSP进行初始化设置，并对数据处理模块，通信模块，存储模块，A/D转换做了对应的软件设计。

2  光电传感器

2.1  光电传感器的发展现状

近年来，由于传感器的广泛应用以及在工作生活中所起的作用越来越重要，人们对传感器的要求越来越高。21世纪初期，敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、多功能化、智能化、系统化。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，加速了新一代传感器的开发和产业化。纵观几十年传感技术领域的发展，其有两个方面：一是提高与改善传感器的技术性能；二是寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。源[自[优尔``论`文]网·www.youerw.com/

我国已经形成了从研究、生产和应用体系到人材队伍和部分传感技术的优势，并且有了进一步发展的基础。其次拥有一批先进的成果，如刀具／砂轮监控仪系列成果，石油油井用高温、高压传感检测系统、高精度热敏检测传感等等。除此之外还有一个量大面广的用户市场。但是也有不足之处：1）研究开发能力在系统性上的不足，如：传感器与传感系统未能统一布置，形成两套并列；2）对传统传感器的革新改进不足，微小型化步子慢，在国内与国际市场上的竞争力薄弱；3）在特殊环境和工程项目传感技术的研究开发不够充足；4）集成化、智能化和纳米技术与国外差距比较大。

2.2  工作原理

光电二极管工作原理基于内光电效应，它的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上。光电二极管在电路中通常处于反向偏置状态如图2-1所示[1]。

  光电二极管的反向偏置

PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度。当光不照射时，光电二极管处于载止状态；但是当光照PN结时，只要光子能力hv大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子-空穴对，从而使P区和N区少数载流子的浓度大大增加，在外加反向电压和PN结内电场作用下，P区的少数载流子渡越阻挡层进入N区，N区的少数载流子渡越阻挡层进入P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，这就形成了光电流。如果入射光的照度变化，光生电子-空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光电二极管就把光信号转换成了电信号[16]。文献综述

2.3  伏安特性

硅光电二极管的伏安特性可表示为：

                   IΦ=IO[exp(eV/kT)-1]+IP                               (2-1)

                   IP=SdP