单片机教案25 课题9 光照度传感器的控制编程

教案课题课题9光照度传感器的控制编程课程单片机授课教师专业汽车课型新授教案序号25授课时间第十二周教学方法讲授教学目标1.了解光照度传感器的参数及工作原理；2.掌握硬件电路的接线；3.掌握程序的含义。教学重点难点及解决办法掌握实现目标功能的办法通过PPT以及视频演示的方法展示每条命令的具体含义，以及命令呈现的效果。作业布置抄写软件程序以及各个命令的含义教学后记学生听课情况学生掌握情况存在的问题审查签字年月日教学过程教师活动教学内容学生活动组织教学询问上节课掌握情况复习提问讲授本节内容总结布置作业清点人数记录询问上节课掌握情况震动传感器的接线方法是什么？光照传感器作为汽车重要的传感器之一，它可以对外界环境光的强度进行监测，从而控制车内一些部件进行相应反应，加强乘车体验。本节实验就是利用光敏电阻以及LED灯来模拟实现汽车远近光灯的自动切换。首先我们先做一个相对简单的任务，即利用以下实验器材来编程模拟光控小台灯。一、实验用器件ArduinoUNO板及配套USB数据线：1套光敏电阻：1个LED灯：1个10K欧的电阻：1个220欧的电阻：1个面包板：1个跳线：若干二、硬件连接取出本实验用到的所有元件后，按照下图进行连接。完成连接后，给Arduino接上USB数据线，供电，准备下载程序。三、输入代码打开ArduinoIDE，在编辑框中输入下面的样例代码。//光控小台灯intLED=8;//定义数字接口8voidsetup(){pinMode(LED,OUTPUT);//设置数字7口为输出接口Serial.begin(9600);//设置串口通信的波特率为9600bps}voidloop(){intvalue=analogRead(0);//定义value为模拟接口0读取的值Serial.print("value=");//串口显示value=Serial.println(value);//串口显示value的值后并回车delay(100);//延时100msif(value<150)//如果value的值小于150,则执行if后大括号里的语句{digitalWrite(LED,HIGH);//IO口8设置为高电平，点亮数字8口的LED}elseif(value>=150)//否则如果value的值大于等于150,则执行elseif后大括号里的语句{digitalWrite(LED,LOW);//熄灭8引脚相连的LED灯}}输入完毕后，点击IDE的“校验（Verify）”，查看输入代码是否通过编译。如果显示没有错误，单击“下载（UpLoad）”，给Arduino下载代码。由于这个实验是在白天进行，因此我们运用手机光来模拟太阳光，也就是有手机光照的时候是白天，LED灯不会亮，没有手机光照的时候认为是黑夜，LED灯亮。四、代码回顾本程序代码中涉及到一个新的函数：analogRead(pin)，这个函数用于从模拟引脚读值，pin是指连接的模拟引脚。Arduino的模拟引脚，输入0~5V的电压对应读到0~1023的数值，每个读到的数值我们这里其实读到的都是光照的电压值，是以0~1023的方式输出。在无手机光照和有手机光照两种情况下，串口会分别读出两个数值，在两个数值中我们取了一个中间值150，作为黑夜状态的光照强度数值，一但低于这个数值，小台灯就会自动亮起来。五、硬件回顾1.本节实验所使用的光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。其实物如下图所示：光敏电阻的工作原理就是基于光电效应。即在有光照射时入射强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。其硬件连接方式跟前面学习的振动开关的连接方式类似，唯一的区别就是将数字口换成了模拟口。2.汽车上的光照度传感器光照度传感器在日光或灯光的照射下产生电信号，用于空调系统的自动控制或前照灯的自动控制。用于检测日光照度的传感器也被称为日光传感器或阳光传感器。光照度传感器有光电池式和光敏电阻式两种类型，汽车上常用的光敏电阻式光照度传感器。二极管光敏电阻式光照度传感器以二极管为传感元件，此类光照度传感器结构及电路如图所示。光敏二极管的PN结与普通二极管一样，具有单向导电性，但在阳光照射下，其反向电阻会明显减小。阳光越强，光敏二极管的反向电阻就越小，将其连接到如图所示的测量电路中，当光敏二被管受到阳光照射而其反向电阻下降时，测量电路就会有与日光量相对应的电流产生，并通过R可输出与光照强度相对应的电压U。空调控制器可根据传感器输出的U。判断车外阳光的照射强度，并进行相关的控制。六、进阶实验上个实验中，我们制作了光敏小台灯，下面我们就在上面实验的基础上，制作汽车远近光灯自动切换模型。1、实验用器件ArduinoUNO板及配套USB数据线：1套光敏电阻：1个LED灯：2个220欧的电阻：2个10K欧的电阻：1个面包板：1个跳线：若干2、硬件连接取出本实验用到的所有元件后，按照下图进行连接。完成连接后，给Arduino接上USB数据线，供电，准备下载程序。3、输入代码打开ArduinoIDE，在编辑框中输入下面的样例代码。//汽车远近光灯自动切换模型intjinLED=8;//定义数字接口8intyuanLED=9;//定义数字接口9voidsetup(){pinMode(jinLED,OUTPUT);//设置数字8口为输出接口pinMode(yuanLED,OUTPUT);//设置数字9口为输出接口Serial.begin(9600);//设置串口通信的波特率为9600bps}voidloop(){intvalue=analogRead(0);//定义value为模拟接口0读取的值}Serial.print("value=");//串口显示value=Serial.println(value);//串口显示value的值后并回车delay(100);//延时100msif(value<=150)//如果value的值小于等于150(即无路灯的黑夜状态）,则执行if后大括号里的语句{digitalWrite(yuanLED,HIGH);//IO口9设置为高电平，点亮数字9口的LEDdigitalWrite(jinLED,LOW);//IO口8设置为低电平，熄灭数字8口的LED}elseif(value>150&&value<350)//否则如果value的值大于150并且小于350时(即有路灯的黑夜状态）,则执行if后大括号里的语句{digitalWrite(jinLED,HIGH);//IO口8设置为高电平，点亮数字8口的LEDdigitalWrite(yuanLED,LOW);//IO口9设置为低电平，熄灭数字9口的LED}elseif(value>350)//否则如果value的值大于350时(即白天状态）,则执行if后大括号里的语句{digitalWrite(jinLED,LOW);//IO口8设置为低电平，熄灭数字8口的LEDdigitalWrite(yuanLED,LOW);//IO口9设置为低电平，熄灭数字9口的LED}}输入完毕后，点击IDE的“校验（Verify）”，查看输入代码是否通过编译。如果显示没有错误，单击“下载（UpLoad）”，给Arduino下载代码。在这个实验中，我们运用手机光来模拟太阳光，用教室里的日光灯光来模拟路灯。也就是有手机光照的时候是白天，近光灯和远光灯都不会亮；没有手机光照，但有日光灯照的情况模拟的是有路灯的黑夜，此时近光灯量，远光灯不亮；没有手机光照，也没有日光灯照的情况模拟的是无路灯的黑夜，此时近光灯和远光灯都不亮。因此本实验会涉及三种光照状态，即在有手机光照、有日光灯光照但无手机光照以及即没有日光灯照也没有手机光照，串口会分别读出三个状态下的光照数值，我们再分别取这三个数值的中间值便得到了两个数值作