基于单片机的光电传感器

1、1方案比较与选择图1 方案一原理图如上图所示是方案一，采用纯模电硬件电路设计，所设计的电路没有控制模块功能，只能通过光敏电阻检测当前的环境光强是否符合一个定值之下，若光强低于设定值则蜂鸣器蜂鸣和led闪而报警。此方案虽然输入光强定制可以调节，但是检测灵敏度不高且不可以读出当前的光强以及电阻。因此应用不强，不符合一般的应用，所以本系统设计不采用。图2 方案二原理图 如上图是方案二，也是本系统所采用的方案。本方案通过光敏电阻检测周围的光强变化，通过adc0832将模拟数据转换为数字信号送到单片机处理控制显示当前的光强变化引起的电阻的变化的电阻值，从而知道当前环境的光强值。相对方案一，此方案检测灵敏

2、度高，准确度高且可以定量检测当前的环境光强的变化，实现起来单片机编程方便，准确度高，且可扩展性好，直观可见。2.电路分析总体电路图：图3 schematic原理图次电路主要包括三个模块，一个是检测模块，一个是处理模块，一个是显示模块，下面将每个模块分开说明：21检测模块电路原理图如下图4 检测模块图adc0832是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道a/d转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎， 其目前已经有很高的普及率。学习并使用adc0832 可是使我们了解a/d转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。 adc0832 具有以下特点： 8位

3、分辨率； 双通道a/d转换； 输入输出电平与ttl/cmos相兼容； 5v电源供电时输入电压在05v之间； 工作频率为250khz，转换时间为32s； 一般功耗仅为15mw； 8p、14pdip（双列直插）、picc 多种封装； 商用级芯片温宽为0c to +70c，工业级芯片温宽为.40c to +85c其中dl是光敏电阻，当光强比较大时，光敏电阻阻值比较少，对应的输入到in+引脚的电压相对较高，通过adc0832模数转换器电平的比较在单片机时序的控制下输出8位的二进制数据，次8位数据代表是光敏电阻当前的阻值，根据adc0832芯片资料以及光敏电阻光强和电阻的关系可以算出当前的环境的光强，此

4、系统没有做这部分内容，但如果加入此部分内容是比较简单的，加个程序算法以及显示就可以了。22处理模块原理图如下：主要是单片机图5 处理模块图此模块基本是单片机，通过检测模块检测到的数据送到单片机处理，输出时序控制adc0832进行数据的处理并将处理后的结果通过数码管显示。23显示模块原理图如下： 图6 显示模块图此模块包括74ls138译码器以及四位一体的数码管。通过单片机控制74ls138译码器片选和位选数码管以及单片机数据的同步输出进行并行同步显示。系统流程图：电源按下单片机初始化adc0831（0832）初始化单片机每隔256个周期读adc0831一次，并输出控制信号单片机将上次8位的数据

5、读出处理后送到数码管显示在while循环下进行下一次adc0831的读取，周而复始图7 系统框图3电路板制作、焊接、调试 图8 光电检测系统原理图在protel dxp中根据画好的的电路原理图制作出pcb电路板图纸，如下图所示： 图9 pcb面线图系统实物图如下： 图10 系统实物正面图图11 系统实物背面图画好的pcb板图经过打印，加热，腐蚀，钻孔等步骤制作出电路板，然后将各个元器件及跳线焊接在电路板上。将at89s52单片机装上电路板，并将写好的程序烧入at89s52单片机，进行下一步的调试工作。调试过程中，数码管无法正常显示，经过排查，发现问题在于电路存在虚焊以及程序对adc0831读时

6、存在的延迟不够导致数码管显示不稳定以及数码管亮度不够，通过每步的排错并该变了数码管的限流电阻使数码管亮度提高，在确定硬件没问题后，最终通过修改程序系统成功了。4 讨论及进一步研究建议实验方案的改进：本设计的重点在于光电光强检测电路（adc0831）、数码管的显示上。而单片机作为这两个部分的连接、同时也是控制者，起着协调与同步的作用。对于本设计的提高，可以增加程序算法直接把电阻值的显示直接显示为当前的环境光强，并加入报警外围电路，对环境的光强设定一个浮动的光强值进行报警，以及增加光源电路通过单片机控制自动提高周围环境的光强。因此只要理解了单片机内部工作原理以及与外部器件的接口，要提高系统是轻而易

7、举的事。5 课程设计心得 通过这次实习,我们熟练掌握了常用的电工工具的使用方法和注意事项，使我们对电子工艺的理论有了更深入的了解.我们熟悉了从设计电路，仿真，制板，焊接，调试电路的技巧,工作原理与组成元件的作用等.这些知识不仅仅是在课堂上有效,对以后的学习也同样有很重要的意义.而且在日常生活中也有着非常现实的意义.同时还培养了我们的团队合作精神.我们明白了,在团队里面.光靠一个人的力量是远远不够的.只有大家齐心协力、共同合作才能够又快又好地完成任务.这次的实习对自己的动手能力是一个很大的锻炼.我们平时都只注重理论方面的学习,而往往忽略了实践的重要性.俗话说:实践是检验真理的唯一标准.没有足够的

8、动手能力,很难在未来的科研尤其是实验研究中有所成就.在实习中,我们锻炼了自己的动手能力,掌握了操作技巧,提高了自己动手解决问题的能力.比如电路板的制作就是一个不小的挑战，稍不留神就会在过塑的时候出错，电路图印在板上不完全。但我们在面对困难的时候没有退却，经过5次重复实验最后还是较好的完成了任务.两周的实习很短暂,但却给我们以后的道路指出一条明路,那就是思考着做事,事半功倍,更重要的是,做事的心态,也可以得到磨练,可以改变很多不良的习惯,例如：在电工实习过程中,起初效率低.为什么呢?那是因为在开始的时候大家并没有进行明确的分工.三个人中只有一个人在做,另外两个人更像是与实验无关的局外人.而且在开

9、工前,也没有统一意见,彼此缺少应有的默契.而通过不断的磨合,心与心的交流以及对操作的逐渐熟练,使我们学到了这种经验.abstractthis system mainly use photoconductive resistance test environment, through the light adc0831 (or adc0832) a/d conversion chip will be detected data to stc89s52 scm processing control and display, in order to realize the photoelectric

10、 detection system.this system can be used in the detection of optical system around, if match with alarm or light periphery circuit is emphasized section can be realized for some special requirements of light intensity of instrument or items on the preservation, artificial detection and control stro

11、ng light, so as to realize the function of protecting device or items and some instrument something fresh.this system, although it is not complicated, but through this system can form many complicated control circuit, use the system, if add other control and communication circuit and pc or control s

12、tation, can achieve automatic control.keywords: adc0832 mcu led light-sensitive resistor参考文献1刘西社, 刘建平, 吴宝宁等 1 闪光有效光强测定仪研究 1应用光学, 1996;2李红滨等 1新型数字逻辑器件 1第 1 版, 西安电子科技大学出版社, 19923马宗龙, 吕亚林. 光2频率转换器 220 的原理与tsl应用. 集成电路应用, 1996 4 李广弟. 单片机基础. 北京: 北京航空航天大学出版社, 19945马胜前. 用8031 实现高精度变闸门测频. 电子测量技术, 1997 6附录系统程

13、序;*;* *;* 光强测量 *;* *;*;功能： 设置初始化，开始程序;= ad_clk equ p1.5 ad_dat equ p1.6 ad_cs equ p1.4 disstart equ 30h ;显示单元首地址 led_data equ p0 ;数码管数据定义 ad_temp equ 2fh ;ad采样值存放单元 org 0000h jmp start org 0030h;=start: mov sp,#60h mov a,#00h mov ad_temp,a mov p0,#0ffh mov p2,#0ffh mov p1,#0ffhstart1: acall ad_conv

14、mov r4,#0ahstart2: acall tunbcd acall adplay djnz r4,start2 jmp start1;=;ad转换子程序;ad转换值存放ad_temp中;先adc0832初始化，后采集数据。;=ad_conv: setb ad_cs ;一个转换周期开始 clr ad_clk clr ad_cs ;cs置0，片选有效 setb ad_dat ;di置1，起始位 setb ad_clk ;第一个脉冲 clr ad_dat ;在负跳变之前加一个di反转操作 clr ad_clk setb ad_dat ;di置1，设为单通道 setb ad_clk ;第二个脉

15、冲 clr ad_dat clr ad_clk clr ad_dat ;di置0，选择通道0 setb ad_clk ;第三个脉冲 setb ad_dat clr ad_clk nop nop setb ad_clk ; 第四个脉冲 mov r1,#8 ;计数器初值，读取8位数据，ad_read: clr ad_clk ;下降沿 mov c,ad_dat ;读取do端数据 rlc a ;c移入a，高位在前 setb ad_clk ;下一个脉冲 djnz r1,ad_read ;没读完继续 setb ad_cs mov ad_temp,a ;转换结果存入ad_temp ret;=;ad采集值转为

16、三位bcd码子程序;转换后的三位bcd码分别存入disstart+2、;disstart+1、disstart 单元中。;ad采集值在ad_temp单元中。;255/51=5.00v 运算;=tunbcd: mov a,ad_temp mov b,#51 div ab mov disstart+2,a ;整数个位数放入disstart+2 mov a,b ;余数大于1ah,f0为0，乘法溢出，结果加5 clr f0 subb a,#1ah ;相减不够，c=1 表示余数小于1ah(26) mov f0,c mov a,#10 ; mul ab ;余数乘以10，相当于补0，继续除。 mov b,#

17、51 div ab ;再除以51 jb f0,t_bcd1 add a,#5t_bcd1: mov disstart+1,a ;小数后第一位放入disstart+1 mov a,b clr f0 subb a,#1ah mov f0,c mov a,#10 mul ab mov b,#51 div ab jb f0,t_bcd2 add a,#5t_bcd2: mov disstart,a ;小数后第二位放入disstart ret;=;显示子程序;使用三位数码管显示;=adplay: push psw clr psw.3 setb psw.4 mov r0,#disstart ;开始填充显示

18、单元 mov r2,#03h ;共计填充 3 位disp1: mov a,r0 ;获得当前位地址 mov dptr,#tab_nu ;获得表头 movc a,a+dptr ;获得编码数据 mov r0,a ;保存编码数据 inc r0 ;指向下一个带转换数据 djnz r2,disp1 ;继续转换，直到完成 mov r0,#disstart ;获得显示单元首地址 mov r1,#0feh ;从第一个数码管开始 mov r2,#03h ;共显示3位数码管disp2: mov led_data,r0 ;读取显示单元数据 mov p2,r1 ;开始显示当前位 mov a,r1 ;准备显示下一位 rl a ; mov r1,a ;下一位 inc r0 ;取下一个单元地址 jnb acc.2,disp3 ; jmp disp4disp3: mov