1. 研究目的与意义
光电传感器是基于光电效应并采用光电元件作为检测元件的传感器。光电传感器具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多、传感器的结构简单，因此光电传感器的应用领域非常广泛，如LED 照明、安防、智能家居、智能交通、智能农业、玩具、可穿戴设备等数码电子产品等。未来随着物联网技术的发展和普及，光电传感器应用将渗透到人类生活的方方面面。通常情况下，一只传感器只能用来探测一种被测变量，但在许多应用领域中，为了能够全面而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量多种被测变量，因此实现多功能化无疑是当前光电传感器技术发展中一个重要的研究方向。随着光电传感器应用领城的不断扩大，借助半导体的蒸镀技术、扩散技术、光刻技术、精密微加工及组装技术等，使多种敏感元件整合在同一基板上成为可能。终端应用的集成化要求，推动了多功能化传感器的发展。
由于太阳能能源有如此优越的特性，因此，大力发展可再生能源成为了当今世界的热门研究领域，从长远角度来看，在各种可再生能源技术光伏发电自 20 世纪 90 年代后半期进入了快速发展时期，最近10年和最近5年的太阳电池的年均增长率都达到了爆发性的水平我国太阳能光伏产业的发展在世界光伏市场的拉动下快速发展起来2007 年我国太阳电池产量达到了 1088 MW，占世界总产量的 27.2%超过了日本(920 Mw)和欧洲(1062.8 MW)，成为世界太阳电池的第-大生产国。到了 2010 年中国光伏电池产量已超过全球总产量的 50%,目前己有数十家公司在海外上市，行业年产值超过 3000 亿人民币。光伏技术可直接将太阳的光能转换为电能，用此技术制作的光电池使用方便，特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展，促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16%，市场开拓从空间转向地面系统应用，甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太阳能住宅（光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用）投资规模为600亿美元，而到2005年还会再翻一倍达1200亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。
为此，本文设计了一种可以基于32位微控制器，高速高精度ADC数据采集模块，光源驱动模块相结合的光电信号传感分析处理装置。该信号源使用低成本、高性能的STM32,并充分利用其资源丰富、速度快、可用管脚多等特点，配以高精度，自身极低噪声的AD采集模块，实现光电信号的读取。配以四路运算放大器实现以不同波形的电压驱动不同型号LED。2. 研究内容和预期目标
研究内容：
设计实现一种基于32位微控制器处理下的光电信号处理分析系统。系统采用A/D-ARM-D/A硬件架构，模块化设计。各模块之间采用高速通信方式，由STM32内置ADC和外围AD高速数据采集模块组成信号采集部分，采集硅光电池因光照强度改变产生的弱电流变化，并且通过显示屏，PC上位机等显示设备将信号采集部分采集到的数据显示出来。由STM32内置DAC和多级运放电路组成光源驱动电路，并且通过触摸屏，PC端上位机等输入设备，选择相应的输出波形周期。设计合适的信号放大电路，使不同型号的硅光电池输出的电流信号都可以调整到AD高速模块所在的量程。在信号进行采集时，为了减少误差，应尽量使用高位AD，量程合适的传感器和使用合适的电压量程。关注采集到的光电的滤波，过滤不必要的杂波，使采集信号的精度提高，满足各种场合下的应用作业。软件上STM32的片上外设可采集多个模拟量（如传感器数值），并在嵌入式程序中使用。如果只使用了一个通道，用时令ADC转换而后读取DR寄存器即可。多通道时，可利用ADC DMA可实时，有序的转存多通道数据至程序内存（数组），用时可随时访问并索引到对应通道。
3. 研究的方法与步骤
研究方法：
1、采用多级运放模块作为光源驱动关键器件来实现；
2、采用AD高速采集模块作为信号采集关键器件来实现；
4. 参考文献
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2024年1月5日-2024年3月1日，有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识，学习实验所需 软硬件的相关知识。
2024年3月2日-2024年3月20日，设定实验方案，采集实验数据。
2024年3月21日-2024年4月25日，进一步理论分析，进行实验，开发相关软硬件系统。
