基于单片机的光照度传感器设计-毕业设计

1、编号:审定成绩：学院学生专班学指导答辩组重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的光照度传感器设计名称：通信与信息工程学院姓名：*业：通信工程级：号：教师：*负责人：填表时间：年月重庆邮电大学教务处制在科学技术迅猛发展的现代，作为信息获得的一种重要途径一一传感器技术得到广泛的应用，其在各个行业中发挥着不可替代的作用，同时对传感器的要求与要求显著提高。传感器技术对于一个国家的科学发展水平有着重大的决定性作用。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。传感器可以方便的将检测到的模拟信号转化为便于运算处理的数字信号，在现在社会中得到了广泛的运用。本设计采用光敏

2、电阻为光传感器，光敏电阻阻值随光照强度的变化而变化（入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大），利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。具体方法是将光敏电阻与一定值电阻串联接入电路，光照强度的变化会引起光敏电阻阻值的变化，从而影响电路电流及电压值的分布，将模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过VC语言编程，将其集于单片机AT89C51中进行处理，并将其通过液晶屏显示出来。本设计电路结构简单，成本相对较低，通过对光敏电阻阻值的变化的运算处理，从而检测不同的光照强度，实用性较强。【关键词】光照强度传感器A/D转换单片机A

3、BSTRACTWiththescienceandtechnologydevelopingrapidlytoday,asameansofobtaininginformationthesensortechnologygottheremarkableprogress,itsfieldapplicationisgettingmoreandmorewide.Also,itsstandardhasbeinghigherandhigheranditsdemandhasbeingmoreandmoreurgent.Thesensortechnologyhasbecomeoneoftheimportantmar

4、ksofthenationalscienceandtechnologydevelopmentlevel.Therefore,itisveryimportanttounderstandandgraspthebasicstructureofallkindsofsensors.Sensorscaneasilytransformtheanalogsignalstodigitalsignalswhichisfacilitatecomputinganditshasawiderangeofapplicationinsociety.Theprojectusephotoconductiveresistancea

5、sasensoroflightintensity,thetoleranceofthephotoconductiveresistancechangeswhenthelightintensitychanges(theincidentlightstrong,resistancedecreased;theincidentlightweak,resistanceincreased).Theprojectcanbedividedintothreeparts:testingpart,processingpartanddisplayingpart.Theconcretemethodsistakingaphot

6、oconductiveresistanceandacertainvalueresistorinaseriesaccesscircuit,thetoleranceofthephotoconductiveresistancechangeswhenthelightintensitychangesthenthevoltagechanges.WeusetheADC0832totransformtheanalogsignalstodigitalsignalsandusingAT89C51toprocessingthedatathroughprogrammingwithVisualC,thendisplay

7、theresultthroughLCDscreen.Thedesignhasasimplecircuitstructure,relativelylowcostandwecaneasilyknowthechangeofthlightintensitythroughthechangeofthetoleranceofthephotoconductiveresistance.Keywords】LightintensitySensorA/DconversionMicrocontroller目录刖百1第一章传感器相关知识介绍2第一节传感器概述2第二节光敏传感器3第三节传感器的发展6第二章整体框架设计.7第

8、一节硬件框架设计7第二节芯片型号选择8第三章A/D转换原理与实现11第一节A/D转换工作原理14第二节ADC0832芯片简介17第四章硬件电路与程序设计21第一节复位电路模块设计21第二节时钟电路模块设计22第三节A/D转换模块设计25第四节LCD显示模块设计27第五章硬件仿真实验30结论31致谢32参考文献33附录34一、英文原文34二、英文翻译39三、硬件电路图43四、源程序44人们通过感觉器获官得各种信息，然而对于自然规律和各种学科产业的研究开发，人们自身的器就力不能及了，因此传感器应运而生，主要就是为了解决这些人们自身器官所解决不了的问题的。首先要准确可靠的获取信息才能对其进行运算处理

9、，传感器就可以方便的解决这一问题。现代化生产在一定程度上来说是建立在传感器的基础上的，没有传感器便不能及时监控工作生产中的各项参数，于是便不能及时了解各个生产线的工作状态，更不能及时处理相关的应急情况，因此传感器在现在社会生活中扮演着不可或缺的重要角色。传感器的重要作用不仅表现在生产生活方面，在各个基础学科的研究方面，也起着重要的作用。对于许多新兴的领域的学科研究：比如在对上远距离宏观宇宙的观察，微观上对粒子世界的研究；对于千万年前天体运行演化的研究，以及对及时事件的瞬问反应。除此之外，传感器技术对于物质认识的深化，能源开拓等新技术有着重要的引导作用，为这类产业的发展提供了技术上的可能性。人类

10、的直接感观是没有办法取得这类信息的，如果没有相应的传感器技术，那么对于此领域的研究将不再可能。许多学科研究的困难之处就在于难于有效的获取相应的信息，传感器的出现便解决了这和问题，打开了许多基础学科研究的大门。因此，传感器技术的不断创新会为一些其他领域的发展打开一记扇新的大门。由此不难发现，传感器技术的发展对于经济社会，基础学科的发展有着很大的推动作用，是各行业不可缺少的最基本部分。由此可见，传感器技术对于当今科技飞速发展而言，具有着不可替代的作用。第一章传感器相关介绍第一节传感器概述一、传感器的定义传感器是现实生活中的力、光、电、声音、温度等模拟量转换为数字量的一种媒介；也可以理解为传感器是接

11、收日常生活中的力、光、电、声音、温度等模拟量，经过相应的运算处理，按照一定的规律，将其转换为可参处理运算等要求数字信号的一种器件。它是自动检测与控制中的核心部分，其功能不可替代。二、传感器的特性传感器的输入与输出的关系，称为传感器的特性，一般情况下包括静态与动态两种。顾名思义，静态特性是指传感器的输入与时间无关，即指传感器的输入输出量是在被测量量处于稳定状态下进行的。与之相反，输入随着时间不断变化的特性称之为动态特性，它可以拟就传感器的输入与输出的实时变化关系。一般来说，可以用微分方程式来描述这种关系，当微分方程中只有零阶方程不为零时，便可得到其静态特性，因此传感器的静特性是其动特性的一个特例

12、。除此之外,使用条件、使用环境、使用要求等也可作为传感器的特性描述。三、传感器的组成一般来说，传感器主要由敏感元件，传感元件和其他辅助元件构成。组成一个完整的传感器系统还包括信号调节与转换电路、辅助电源等部分，如图1.1所示图1.1传感器的组成敏感元件：直接接触被测量量的器件，并可以将外界的模拟量按照一定规律进行转换转换元件：负责接收敏感元件的输出，并将其转换成相应的电路参数。转换电路：将转换元件输出的电路参数进行运算处理，转换成数字量输出。第二节光敏传感器一、光照强度相关知识光照强度：是指光照的强弱，它以单位面积上所能接受可见光的能量来量度。简称为照度，单位为勒克斯（Lux或Lx）。被光线均

13、匀照射的物体，在1平方米上得到的光通量是1流明时，此时的照度是1勒克斯。流明为光通量的单位。二、光敏传感器的定义光敏传感器是指可将光信号转换为电信号的一类元件的总称，其第三波长在可见光波长区间内，包括红外线波长和紫外线波长，通过检测光照强度的不同从而输出不同的电信号，从而达到光信号与电信号之间的转化。光敏传感器种类繁多，目前应该比较广泛的包括：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管等。三、光敏电阻的结构与原理光敏电阻器的工作原理是内光电效应，它是利用光电效应制作而成的一类特殊电阻，其阻值随入射光的强度变化而变化：入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大光敏电阻的符号如图1.2所示。图1.2光敏

14、电阻符号在无光的情况下，光敏电阻的阻值很高一般在1MQ以上；有光线射入时，当光子能量大于其半导体材料的导通能量，则半导体材料中的电子吸收一个光子的能量便成为导体，光照强度越大，则进入的光子的数量越多，于是半导体中的电子变为可导体的数量就越多，导电能力就越好，即光敏电阻的阻值就越小。光照消失后，由光子激发的空穴对逐渐复合，光敏电阻便恢复其不可导的状态，阻值急剧增大。光电特性是指在光敏电阻两级电压固定不变时，光照度与电阻及电流间的关系光电特性曲线如图1.3所示：图1.3光敏电阻特性曲线四、光敏传感器的应用光敏传感器阻值随着光照强度的变化而变化，因此光照强度这一比较抽象而难以测量的物理量可以通过光敏

15、传感器进行简单有效的测量，因此感光特性，在现代社会中有着广泛的应用。例如光开关是最简单的一个例子了，其原理是利用感光元件，对光线进行只收，将光信号转换成电流信号，通过电路的放大，变成电压开关电平信号，利用此原理制成的声光控开关在人们的日常生活中屡见不鲜，其主要工作原理如图1.4所示：声光控开关原理框图图1.4声控电路它是用声音控制电路的设备，具作用是把送入的声波转换为电信号,而用这种信号去控制所需要的电器设备。常用的电路有：小信号放大电路、声波控制电路等。而常用的声控电路使用的是声波控制电路为主要的声控电路部分。光控电路它是用外来的光源来控制电路的设备。具作用是把外来送入的光源转换电信号，从而

16、用这种信号去控制所需要的电器设备。常用的电路有：发光器件电路、光敏器件电路和光电显示器件电路。而常用的光控电路使用的光敏器件电路为主要的光控电路部分。除此之外，光开关还广泛用于自动化控制，如火焰探测器，民用的光控照明灯电路等。光电传感器应用的实例很多，还如照相机的CCD专感器、基于光敏传感器的照度计，光敏电阻的一些应用。第三节传感器的发展传感器的发展对各行业有着巨大的推动与促进作用，在科技为主导的现代社会显得尤为重要。传感器的运用范围很广，因此所涉及到的知识也很广，与各个学科领域的发展都有密切的关系。另外近年来，IT行业的飞速发展，使得传感器的技术要求越来越高，工业自动化的程度也越来越高，传感

17、器也逐渐发挥出越来越大的作用。由此可见，传感器的发展主要朝着以下几个方向进行：1、高精度传感器的精度直接影响着测控的精度，因此要提高测控精度，必须先提高传感器的精度。例如医学上对疾病的检测，军事上对于火箭发动机燃烧室的压力测量等都要求相当高的精度，若精度达不到相应的要求，会产生难以估量的后果。因此为满足测量的需要，必须要研制出相应的高精度的传感器。2、小型化很多场合要对传感器的大小尺寸有严格的要求，其尺寸要尽可能的小才能达到要求。在医学中测量血压与血小板含量的测量，以及物理学中对于风洞压力的测量等等均要求其尺寸要尽可能的小。为了适应这一要求，压阻传感器应运而生，使压力传感器在小型化方面取得重大

18、进展。3、数字化传感器的最终目的是实现信号的数字化，便于运算处理，因此数字化显得尤为重要，数字化传感器可直接与计算机相联，对于外界信息进行数字化的运算处理。4.智能化智能化是传感器发展的必然趋势，它不仅可以达到检测信息的功能，并可对信息进行有效的运算处理，是传感器发展史上的一次质的飞越，使实现人功智能成为了可能，在宇宙航天、医学等方面发挥了重要的作用。传感器的研究与发展已成为各个行业发展前进的先驱动力学科，各国对其重视程度日益增加。第二章相关芯片知识介绍第一节整体框架设计本设计主要实现了对光照强度的检测功能，其功能模块主要包括以下三个：光照强度检测模块、信息处理模块和显示模块。具整体设计思路如

19、下图2.1所示：3图2.1整体设计框图电源电路的主要作用是为整个电路的工作运行提供能源，使电路可以正常运行。一般人们日常生活用到的电路有：半波整流、全波整流和桥式整流电路等。本设计采用USEtt电，可降低设计的难度以及增加其实用性。光控电路它是用外来的光源来控制电路的设备。具作用是把外来送入的光源转换电信号，从而用这种信号去控制所需要的电器设备。常用的电路有：发光器件电路、光敏器件电路和光电显示器件电路。而常用的光控电路使用的光敏器件电路为主要的光控电路部分。光敏电阻用来感应入射光的强度变化，将光敏电阻与一定值电阻串联接入电路，当外界光照强度发生变化时引起光敏电阻值的变化，从而影响其与定值电阻

20、的分压情况，因此电路中各点的电压值就会发生变化，用AD转化芯片检测电路中电压的变化从而可推测出入射光强度的变化。A/D转换电路用来进行模拟信号向数字信号的转换，便于数据的运算处理，可选用的芯片范围较广，本设计选用ADC0832K片彳为A/D转换芯片，此模块将测量到的信号进行A/D转换后将结果输出到下一模块进行处理。信号处理模块的作用是对于A/D转换模块输出的数据进行运算处理，并将结果显示于LCD1晶屏上，本设计采用AT89C51乍为中央处理芯片，其电路设计简便实用。LCD显示模块是将整个设计的检测结果显示出来，让人们可以直观的看到光照强度的变化情况。第二节芯片型号选择一、AT89C51芯片MC

21、S-51系列单片机是8位增强型，拥有完善的外部并行总线和多级识别功能的串行通讯接口，使功能单元SFR控制模式和适应特点的处理系统和指令系统更加规范。此类单片机主要由几下几种类型：如8051、8031、80C51等。51单片机具有使用灵活、易于开发、而且体积小、抗干扰能力强等特点，本设计出于对实用性和经济性的考虑选择AT89C51作为中央处理器。AT89C51具有4K字节的Flash闪存以及128字节的RAM32个I/O口线，两个16位定时/计数器，两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路等主要结构构成。其内部结构框图如图2.2所示：外部中断<70.片内FLASH中超控刷片

22、存储器片内RAMETC吉日才需：r计轴定时毒口:输入南行加口ITTTXI>阻D&%总线运司141/0牖口IWJgPOP2PlP3图2.2AT89C51的内部结构框图外形及引脚排列如图2.3所示:一g36史.X通口mmy闺一d闻一5也EPf.7rw也7H2.fi电.吊卜24P2.3P2.2P2.1PI.Dcpr.i=FL2cPI3导Fl4cPI.?i匚PI.AuPL.7eRSTyliU亡P3.O/RJCDeri.i（.：P3.2/W0=j.yncUL.匚匚.1；1T）uHL3I图2.3AT89C51封装格式二、LCD1602芯片1602是一种可以用来显示字符数字等的点阵液晶，它主要

23、由若干个点阵字符组心，基中每个点阵可以显示一个字符。|一般1602字符型液晶显小器实物如图2.4所小：图2.41602字符型液晶显示器实物图1602LCD的接口主要分为14脚（无背光）和16脚（带背光），基中各引脚功能说明如表2.1所示：表2.1引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E更能14D7数据7D0数据15BLA背光电源8D1数据16BLK背光接地读写操作时序如图2,5和2.6所示:图2,5读操作时序图2.6写操作时序第三章A/D转换原理与实

24、现第一节A/D转换工作原理模拟信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。抽样是指每隔一定的时间对时间上连续的模拟信号进行数据采集，用采集到的离散值代替原连续数据。量化是指用有限个幅度值代替原来连续变化的幅度值，把采集到的离散数据规一量化。编码则是将采集到的离散量按照一定的规律，用二进制数字表示。A/D转换器的原理有直接转换法和间接转换法两大类。直接法是通过一套基准电压与取样保持电压进行比较，从而直接将模拟量转换成数字量。它具有高速度，高效率和高精确度等特点。直接A/D转换器有计数型、逐次比较型、并行比较型等。并行比较型工作原理如图3.1所示：编码器寄存器电压比较器图3.1并行比较弄A/D转换

25、器工作原理并行比较型A/D转换器有如下特点:优点：转换速度很快，故又称高速A/D转换器。含有寄存器的A/D转换器兼有取卜羊保持功能，所以它可以不用附加取样保持电路。|缺点：电路复杂，对于一个n位二进制输出的并行比较型A/D转换器，需2n-1个电压比较器和2n-1个触发器，编码电路也随n的增大变得相当复杂。且转换精度处受分压网络和电压比较器灵敏度的限制。|因此，这种转换器适用于高速，精度较低的场合。间接法是将取样后的模拟信号先转换成中间变量时间t或频率f,然后再将t或f转换成数字量。具有速度低，精度高，搞干扰等特点。单次积分型和双积分型等都属于间接A/D转换器。逐次逼近型A/D转换器的工原理如图

26、3.2所示：模拟输入U1取样一保持时钟源偏移电压Uref.dn-1(MSB)dn-2n位并行*d2数字输出-did0(LSB)cp转换控制信号Ui'控制逻辑n位DACQn-1Qn-2Qn-3Q2Q1Q0(SAR)输出寄存器逐位逼近寄存器图3.2逐次逼近型A/D转换器工原理第二节ADC0832芯片简介ADC0832芯片具有以下特点：8位分辨率；双通道A/D转换；输入输出电平和TTL/CMOS具有较好的兼容性；一般功耗仅为15mW8P、14P-DIP（双列直插）、PICC多种封装；芯片顶视图如图3.3所示:ADC08322-ChannelMUXDuaMn-LinePackage(N)ADC

27、0fl322-ChannelMUXDSE情打¥COMinternallycannecteoitoGND.internallycoinscredtoVc-T55Vi&vTopViewCS-114kvccNC一一heCH8-312c_5NC一411-NCCK1一5W-CONICG9hCGND79-DI5U0j50：:-4ISmallOutlinePackage(WM)图3.3ADC0832E片顶视图芯片接口说明：CS_片选信号，低电平有效CH0模拟输入通道0。CH1模拟输入通道1。GND接地。DI信号输入，选择控制。DO信号输出，转换输出。CLK时钟输入端。Vcc/REF电源。A

28、DC0832与单片机的接口电路如图3.4所示:图3.4ADC0832接口电路单片机对ADC0832的控制原理：一般情况下，ADC083通过四条数据线与单片机相联，如上图所示，由于DGfDI不同进与单片机进行通信，周可接到同一管脚上。ADC0832工作时，使能端C能高电平，芯片被禁用；当需要芯片开始工作时，将CSS低，并使其一直保持低电平状态至芯片工作结束。与此同时，CL端接收时钟信号，芯片在时钟信号与指令的控制下进行A/D的采集与转换工作。各端口的主要功能项见表3.1。TABLE6.MUXAddressing:ADCO832Single-EndedMUXModeMUXAddre"Ch

29、annel存SGL/DIFODD/SIGNO1IO十11+COMitsiiiterrnfilly”u仃LoAGZE3T7XBLE7,MUXAddressing:ADC0832DifferentialMUXModeMUXAddressChannel#SSL/DIFODD/siazOo+O1表3.1ADC0832各端口功能介绍详细的时序说明请见图3.5所示。A3C0B3；Timing?Si!41i5KIHItn14nIE1>II1030LI3（帕jnmBnRRRRRRRWRWOnKTOCMP3C1lgIWTwr；：j:：lWifVSIffDMAnnt-STJlTE。为:士卧寺mjiriiHi

30、埔;rmADC0832的数据读取程序流程如下所示:1将伯国入席左布行司第四章硬件电路与程序设计第一节复位电路模块设计一、复位电路介绍为了确保微机系统中的电路稳定可靠的工作，复位电路是其必不可少的一部分，它的主要功能就是上电复位。一般微型电路正常工作时，需要供电电源为5V土5%即为4.755.25V。由于微机电路都是时序数字电路，因此需要稳定的时钟信号，在电源上电时，在只有当VCC超过4.75V且低于5.25V,以及晶振稳定工作的情况下，复位信号才会被撤除，微机电路才能开始正常工作。单片机在开始启动时都需要复位，从而使CPIM整个系统各部件处于确定的初始状态中，并从初态开始工作。89系列的单片机

31、，复位信号是从RST端输入到芯片内部的施密特触发器中。当系统正常工作，且振荡器稳定后，此时如果RSHI脚上有一个高电平输入，并维持2个机器周期以上时，则CPUB便将系统复位。一般单片机系统的复位方式有两种：手动按钮复位方式和上电复位方式。1、手动按钮复位手动按钮复位是指人为在复位输入端RST±加入一个高电平。一般采用的方法是在RSTffi正电源Vcc之间，接一个按钮，当人为地按下按钮时，此时Vcc的电平就会直接加到RST®。无论如何人的动作再快，也会使按钮保持达十毫秒，所以，完全可以满足复位的时间要求。2、上电复位由于单片机RST带的内部有一个下拉电阻，从而可以选用此下拉电

32、阻实现复位功能，此时可以去掉外接电阻，外接电容为10PF左右。当接通电源后，电路输入RST端一个短暂的高电平，随后电源对外接电容进行充电，此时RS础的高电平逐渐回落，当充电完成时，复位完成。因此RS础的高电平的持续时间主要取决于电源对外接电容的充电时间，即取决于外接晶振的大小。RST复位时间要求为10ms因此在选择晶振进，应考虑到对其复位电路的影响，选择的适当的晶振频率。3、积分型上电复位单片机上电后，由于其对电容的充电和其中内部反相门的作用，会使RST端持续一段时间的高电平状态。当单片机在运行中时，人为地按下复位键后松开，也可以使RST持续一段时间的高电平状态，从而可以实现上电或开关复位的相

33、关操作。、复位电路设计当在单片机运行过程中，由于其本身的干扰或外界干扰而导致出错，为了便于复位，此时我们可按复位键重新开始运行。为了便于电路的运行调试，其复位电路选用按键复位方式。按键复位的电路图如图4-1所示：siftsn°RST图4.1复位电路图第二节时钟电路模块设计一、时钟电路介绍时钟电路的作用是产生MCS-5俾片机在工作时所必需的时钟控制信号，单片机的内部电路必须要在时钟信号的控制下，才能严格的执行相关指令进行正常工作。单片机所发出的时序信号主要有两类：一类用于单片机内部对各个功能部件的控制作用，另一类信号用于对外部存储器或I/O的控制作用。时钟电路的设计主要有以下两种方式：

34、1、外部时钟方式外部时钟方式是指使用外部振荡器产生脉冲信号，一般多用于多片单片机同时工作时，便于多片单片机时钟的同步，一般情况下为低于12MHZ勺方波，常见的89C51单片机外部时钟的方式接法如下：外部时钟源连接到XTAL1端，XTAL2端悬空。如图4.2所示：NC外部振荡信号输入XTAL2XTAL1GND4.2单片机外部时钟图2、内部时钟方式MCS-51单片机的XTAL1与XTAL2引脚分别为其内部反相放大器的两个输入端和输出端。因此，要构成自激式振荡器只需将这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容便可。电路如下图4.3所示。1PWPOOPllP01PiapnP15P03P14P04P15P0

35、5P16P06pitro?INTIPXINTOPHT18051嚣TOFMP15EJWPZ?XI心KES灯20>TyDeTaletu5rpsen为23S3374弱<3473383321壮3324K2126万3端10y1130口得图4.3内部时钟电路上述电路中的电容C1和C2值一般取为30pF左右，虽然对于外接电容值没有严格要求，但电容的大小将会直接影响晶振频率的高低，以及振荡器的稳定性与起振的速度。振荡器的频率范围一般为1.2MHz-12MHz之间，其频率越高系统的时钟频率越高，从而单片机的运行处理速度也就越快。为了减少寄生电容，晶振和电容在安装时应尽量靠近单片机。MCS-51单片机

36、通过选用晶振的频率为6MHz或12MHz的石英晶体振荡器。随着集成电路制造技术的不断发展，单片机的时钟频率也在逐步地提高，二、时钟电路设计C120pFyXTALC220pF图4.4时钟电路图时钟电路是单片机的命脉，它直接关系着单片机的工作效率。MCS-5俾片机不同的型号允许的时钟频率是不同的，具典型值为12MHZAT89C51内部有一个反相振荡放大器，XTAL1的其输入端，XTAL2是其输出端。该反向放大器可配置三种不同的方式：石英振荡器、陶瓷振荡和片内振荡器。本设计选用用的晶振频率为12MHz其时钟电路如图4.4所示：第三节A/D转换模块设计A/D转换模块是本设计的核心模块，本设计采用ADC

37、0832芯片作为A/D转换芯片，光敏电阻与一定值电阻串联接入电路，当光照强度改变时引起光敏电阻阻值的变化，因此会引起电路中光敏电阻与定值电路的分压情况的变动，ADC0832芯片通过检测接入点的电压变化情况，从而通过单片机的入理运算得到此时的光照情况变化相应电路如图4.5所示:谶皿1PQIQTR。口P3L1M1PU才1MWAL2pozmn陌/0.p口才因口目PCH育肉Q日RBTFZIKRSPZIDFSENFZ3fA11JU.BP2.A12联FH周声也PHOAi*FZ.Trt1SF113FirVRXDF14r丸urrxp四13TmnapjjrtmP3.mPJTI腐F3Ti<F-35-HgZJ

38、,H21HFMFFFF一一旧FkFFFFF图4.5A/D转换电路A/D转换模块相关程序设计如下ucharGet_AD_Result()(uchari,dat1=0,dat2=0;/起始控制位CS=0;CLK=0;DIO=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();/第一个下降延之前，设/选择差分单端输入模式CLK=0;DIO=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();/第二个下降延之前，设CLK=0;DIO=0;_nop_();_nop_();CLK=1;DIO=1;_nop_();_nop_();/第三个下降延之前，设

39、CLK=0;DIO=1;_nop_();_nop_();DI=1/0DI=0/1，选择CH0/CH1DI=1;/设第4-11，共8个下降延读数据（MSB->LSB）for(i=0;i<8;i+)(CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=0;_nop_();_nop_();dat1=dat1<<1|DIO;)/第11-18,共8个下降延读数据(LSB->MSB)for(i=0;i<8;i+)dat2=dat2|(uchar)(DIO)<<i);CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=0;_nop_();_nop_();)CS

40、=1;/returndat1;return(dat1=dat2)?dat1:0;)第四节LCD显示模块设计显示模块是本设计直观的展现设计成功与否的关键，光照强度的变化引起光敏电阻阻值的变化，通过A/D转换以及单片机的处理与运算，最后直观的通过LCD显示出来。其电路如图4.6所示：.UJD1ELr3.glgr-U19->rr&Liiia如9,卫RST.sFSENALE-31CMtUlP1DJ.3F13P1.t一zP1SP1fiM.Tr(JU,，PnDTADQpaiMDiP口P口.廿八0-POtfADfPC3j?AD6Pa.TABTrzxrsF2.1TMFWd口FZ3fA11P2.W

41、A1IP"WPNMde油.他F3£VNXD>Fl.irTXPF3|lUJIPXUTTP3,frraF3STT1rufiiw，"面图4.6LED显示电路相关程序设计如下:/*LCD忙状态检测*/bitLCD_Busy_Check()bitresult;RS=0;RW=1;E=1;delay4us();result=(bit)(P0&0x80);E=0;returnresult;/*写LCD命令*/voidLCD_Write_Command(ucharcmd)while(LCD_Busy_Check();/LCD忙状态检测RS=0;RW=0;E=0;_n

42、op_();_nop_();P0=cmd;delay4us();E=1;delay4us();E=0;/*设置LCD显示位置*/voidSet_Disp_Pos(ucharpos)LCD_Write_Command(pos|0x80);/*写LCD数据*/voidLCD_Write_Data(uchardat)while(LCD_Busy_Check();/LCD忙状态检测RS=1;RW=0;E=0;P0=dat;delay4us();E=1;delay4us();E=0;/*LCD初始化*/voidLCD_Initialise()LCD_Write_Command(0x38);Delay(1

43、);LCD_Write_Command(0x0C);Delay(1);LCD_Write_Command(0x06);Delay(1);LCD_Write_Command(0x01);Delay(1);第五章硬件仿真实验为了验证本设计的合理性与有效性，运用PROTRES件对其进行硬件仿真，仿真电路图设计如图5.1所示:LG&1.SU1占L.CurrentUo1Lae4.17U二号,1-LP.h»I二口'z:.!同7:号一-;当-ROCTML1书irec1clM113C=LK京GUI网,5。pyPGJ1TADQPD.1/AD1FQ3AD3皿田MFW。手PDJ9AOS.F

44、B.TMBT工甘心F721QP33W-11IPNMUNFNadlP3IVHXDpaanwTcrF3iWffTTpi.tnnrj5nnP3JSOR：第疆陛产,；,图5.1仿真电路图运行仿真电路，观察电压表示数与LCD160皴晶显示的示数是否一致。随着科学技术的发展，传感器技术在各行业发展进程中发挥着不可替代的作用，信息数据的采集、状态变化的监控等都离不开传感器，传感器技术在现在社会中扮演着重要的角色。为了满足现在社会飞速发展的技术要求，传感器领域也在不断进行着革新与发展，以更好适应现代各行业的需求。本设计选用ADC0832乍为A/D转换芯片，利用AT89C515片对采集到的数据进行相应的处理，最

45、终由LCD1602M示运算结果，设计硬件电路与编写相应控制程序，通过PROTUES真实验，由于仿真电路中光敏电阻的相应参数未知，因此改变光照条件，通过检测其分压变化情况来验证设计的合理性。由此，可以得到以下结论：采集到的数据与真实数据基本相同。本设计基本上完成光照传感器的相应功能，但是由于光敏电阻相关参数救活知，只能通过检测分压变化来检测相应光照强度变化，本设计还可进行如下改进：先用已知型号的光敏电阻，通过相应的参数处理运算通过LCD1602直接显示当前光照强度，使设计更加人性化；还可对检测电路进行改进，加入放大电路，使其对光照强度检测的灵敏度加强。由于本人的知识水平有限，不足之处请各位老师指

46、正。致谢毕业设计完成了，在这个过程中我学到了很多东西。首先我要感谢我的导师郭晓金老师，他在我完成论文的过程中，给予了我很大的帮助。在论文开始的初期，我对于论文的结构以及文献选取等方面都有很多问题，郭老师根据我的问题都会一一细心的指导。在设计过程中郭老师不但指出了我的设计中的不少错误提出了很多改进的好意见，同时还在以后我们该做人做学问这个问题上给我们很多好的意见。经过两个多月的努力，在郭晓金老师的悉心指导和热情帮助下，我的毕业设计得以顺利完成。毕业设计是对大学四年所学知识的一次综合性检测，在设计的过程中，我学会有针对性的查一些需要的中英文资料，并对传感器理论、单片机理论、电子电工技术等方面的知识

47、进行了系统的学习，在巩固了专业知识同时也学会了很多新的东西，了解了很多前沿学科的知识。回首大学四年，有太多美好的记忆与不舍，在此设计期间，我要衷心的感谢一路陪着我走来的同窗四年的好友们，是他们在我迷茫的时候给我指明方向，在我快要放弃的时候给我看到了榜样的力量，谢谢你们。这次论文的经历让我懂得了做学问应有的严谨、一丝不苟的态度，对我以后的人生发展有着很大的帮助作用。参考文献1郭天祥.51单片机C语言教程M,电子工业出版社，2009.2丁明亮，唐前辉等.51单片机应用设计与仿真M.北京航空航天大学出版社20093周围，杨晓非，李实秋等.电路分析基础M.人民邮电出版社20034周志刚.化学传感器发展

48、的新篇章J.传感器世界19995夏益民，谢云，刘冰茹.AD芯片与51系列单片机的接口设计.M.广东工业大学学报.20066周炯槃.庞沁华，续大我等.通信原理M.北京邮电大学出版社20057彭伟.单片机C语言程序设计100例M.电子工业出版社20098徐伟.光电传感器的研究与应用J.科技创新导报2010第12期9王明远.传感器及检测仪表的现状及发展趋势J.纳米科技2010第二期10谈宏华，陈康，涂坦，肖仁伟.基于AT89C51的数据采集系统设计.机电一体化.200511代朦黎.基于热电偶的太阳能热水器的设计与制作D.安徽省.六安职业技术学院.201112刘超群.光电传感器实验研究D.内蒙古.集宁

49、师范学院.200913郑争兵.基于单片机与AD590的温度测量报警系统J.国外电子测量技术.200927(1):2722814梁明亮，韦成杰.单片机对串行A/D转换器ADC0832的C51编程N.郑州铁路职业技术学院学报2009第一期15郑国君.8位串行A/D转换器ACD0832J.电子世界2002第9期16谢贵波.80C51单片机的串行口通信原理及编程J.电脑编程技巧与维护2010第20期17陶孝海.51单片机C语言编程技巧J.计算机时代2009第6期18邓燕妮，常小科，刘辉琴，阮赐朋.基于51单片机控制的液晶显示技术J.工业控制计算机2007第3期一、英文原文：DevelopmentofS

50、ensorNewTechnologySensorisonekindcomponent,whichcantransformthephysicalquantity,chemistryquantityandthebiomassintoelectricalsignal.Theoutputsignalhasthedifferentformslikethevoltage,theelectriccurrent,thefrequency,thepulseandsoon,whichcansatisfythesignaltransmission,processing,recording,demonstration

51、andcontroldemands.Soitistheautomaticdetectionsystemandintheautomaticcontrolindustry.IfautomaticTechnologyisusedwider,thensensorismoreimportant.Ininformationage,theinformationindustryincludesinformation-gathering,transmission;processthreeparts,namelysensortechnology,communication,computertechnology.B

52、ecauseofultralargescaleintegratedcircuit'rapiddevelopmentafterhavingbeendeveloped,Moderncomputertechnologyandcommunication,notonlyrequestssensorprecision,reliability,speedofresponseandgaininformationcontentrequestmoreandmorehigh,butalsorequestsitscosttobeinexpensive.Theobvioustraditionalsensoris

53、eliminatedgraduallybecauseofthefunction,thecharacteristic,thevolume,thecostandsoon.Asworlddevelopmanycountriesarespeedinguptothesensornewtechnologysresearchandthedevelopment,andallhasobtainedtheenormousbreakthrough.Nowthesensornewtechnologydevelopment,mainlyhasfollowingseveralaspects:Firstly,discove

54、ringandusingUsingthephysicalphenomenon,thechemicalreaction,andthebiologicaleffectasthesensorprinciplethereforetheresearches,whichdiscoveredthenewphenomenonandtheneweffect,arethesensortechnologicalimprovingways.Itisimportantstudiestodevelopnewsensorsthefoundation.JapaneseSharpCorporationusesthesuperconductivitytechnologytodevelopsuccessfullythehightemperature