光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 3、光电流

亮电流与暗电流之差，称为光电流。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小，则性能越好，也就是说，暗电流要小，光电流要大，这样的光敏电阻的灵敏度就高。实际上，大多数光敏电阻的暗电阻往往超过一兆欧，甚至高达100MΩ，而亮电阻即使在正常白昼条件下也可降到1KΩ以下，可见光敏电阻的灵敏度是相当高的。

（三）光敏电阻的基本特性

1、伏安特性 2、光照特性 3、光谱特性 4、响应时间和频率特性 （四）光敏电阻的应用

综上所述，光敏电阻有灵敏度高、工作电流大（达数毫安）、光谱响应范围与所测光强范围宽、无极性使用方便的优点。但有响应时间长、频率特性差、强光线性差与受温度影响大的缺点。主要用在红外的弱光探测与开关控制。如照相机的电子快门电路，可用于自动控制曝光时间。

2.2 发光二极管

（一）发光二极管的结构与工作原理

发光二极管（即LED）是一种注入式电致发光器件，它由P型和N型半导体组合而成。实际是将PN结管芯烧结在金属或陶瓷底座上，然后用透明环氧树脂封装而成。当PN结加上正向电压时，结区势垒降低，P区的空穴载流子p向N区扩散，N区的电子n向P区扩散，p与n在PN结区相遇复合释放能量而发光。这种发光器件和白炽灯泡相比，有体积小、耐冲击、寿命长功耗低、响应快、可靠性高、颜色鲜明、易和集成电路匹配等特点，因而获得广泛应用。 （二） 发光二极管参数

1.发光光谱 2．伏安特性

3．寿命 4. 发光亮度与电流的关系 5．响应时间

（三）发光二极管特性

发光二极管通以正向电流，发光二极管就会发光。发光二极管内部的晶片所用材

料不同，所发出的光线的光谱（光线的频率范围）不同，因而所发光的颜色也不同。有的发可见光的红光、绿光、黄光。有的发不可见的红外光。发光二极管的外部电压与电流的关系，即伏——安特性，类似于普通二极管。 （四）发光二极管的应用

单个发光二极管还可以作仪器指示灯、示波器标尺、收音机刻度及钟表中的文字照明等。目前已有双色、多色甚至变色的单个发光二极管，如英国的绛红、橙、绿三种颜色的管芯组装在一个管壳里的显示多种颜色的单个发光管。红外发光二极管多用于光纤通信与光纤传感器中，LED作为信号光源多用在光电尺寸测量等光电检测中。LED可用来制作光电开关、光电报警、光电遥控及光电耦合器件等。

2.3 光耦合器

(一) 光电开关

光电开关是一种特殊形式的光电耦合器件，只不过其发光部和受光部不是一个封闭的整体，它们之间可以插入被测物体。因此当被测物体改变光路的通断状态，将引起电路的通断，起到开关和继电器的作用。由于其通断代表了“1”、“0”信号，因而又起到了1bit的编码作用，所以也是一种最简单的编码器。光电开关应用极广，利用它可简单方便的实现自动控制与自动检测。最常见的光电开关由红外发光二极管和硅光敏三极管组成，按结构不同，光电开关可分为透过型和反射型两种

（二）红外光电对管

发射电路由红外发射管和电阻组成。红外发射管的作用是电脉冲信号转换为光信号送出。当输出变化的电脉冲信号时，发射管发射出的红外线强度就随之变化。电阻起限流的作用，电阻越小，通过红外发射管的电流越大，发射管的发射功率就越大，发射距离就越远；电阻取的过小会损坏红外线发射管。

接收电路由光电接收管和电阻组成。光电接收管的作用是将接收到的光信号转换为电信号，电阻作用是取样，称为取样电阻。当红外光照射光电接收管时，光电接收管的电阻将减小，光电接收管使电阻的电流增大，从而电阻两端产生随入射红外光强弱变化的电压，此变化的电压信号经红外接口输入主机。用光电二极管其负极需要接+5V一端。 （三）光敏二极管与光敏三极管

光敏二极管与光敏三极管均为近红外接收管。这种管子把接收到的光的变化变成电流的变化，再经放大和处理，用于各种控制目的。目前用的最广的就是红外线遥控器（遥控电视机、录像机及音响等）。它们除了用于家用电器遥控外，还用于光纤通讯、光纤传感器、火灾报警传感器、光电转换仪器、光电耦合器、光电开关、光电读出机等。

图1 光敏二极管的结构图

光敏二极管的结构如图1所示。其基本原理是，当光照射到P-N结上时，P-N结便吸收光能并把它转变为电能。

图2 光敏三极管的外形、原理性结构、常用符号及等效电路图

光敏三极管的外形、原理性结构、常用符号及等效电路如图3.7所示。工作时所加偏压的极性已在图中示出。这是一种用平面工艺制造的硅NPN型光敏三极管。

2.4拨码开关

单片机系统中，人们对单片机发送命令或输入数据可以以采用键盘，键盘输入随时间都可进行，灵活性很大，给人们的操纵以很大的方便。也正是这种灵活性给人们误操作开了方便之门。如果某些重要的功能或数据也由键盘输入，必将因易误操作而产生一些不良后果。因此人们常常用设定静态开关的方法来执行这些功能或输入这些数据。静态开关一经设定，将不再改变，一直维持设定的开关状态。通常这些开关的状态是在单片机系统加电时由CPU读入RAM中的，以后CPU将不再关注这些开关的状态，因此，即使在加电后，这些开关的状态发

生变化也不会影响计算机的正常操作，只有在下一次加电时，这些新的开关状态才能生效。 数字拨码盘输出有BCD编码的四线输出和单片十位的十线输出两种方式。

十线拨码盘实际上是一种单刀十掷的转化开关，如图3.8所示。显然这种拨盘结构简单，与8031接口时，将A端接地，0~9线与8031的有关输入口线相接，就可完成拨盘与8031的接口，当8031读入口线电平状态时，就可判断开关处于哪一个档位。其不足是占用口线资源较多。

BCD拨码盘，是十进制数输入，BCD码输出。它有0~9十个位置，每个位置有相应的数字显示，代表一位十进制数的输入。而每片拨盘代表一位十进制数，n位十进制数，可用n片拨盘并联安装组成，

BCD码拨盘后面有5个接点，其中A为输入控制线，另外四根是BCD码输出线。拨盘拨到不同位置时，输入控制线A分别与4根BCD码输出线中的某根或某几根接通，其接通BCD码输出线状态正好与拨盘指示的十进制数相一致。例如拨盘拨到6，A与4，2接通，拨到7时，A与4、2、1接通等等。

3 智能光电定时器硬件设计 3.1 电路图