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1、摘要摘要 随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、 数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们关 注。性能好的电子设备，对外围保护电路要求很高，尤其是精密仪器对光线要求 等设备要求更高，为了延长设备的使用寿命。所以，在企业设备保护中，设计一 款智能的光电检测报警电路尤为重要。 本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控 制 ADC0809 采集光敏电阻与 10K 电阻分压，来感应光强弱变化。单片机数据处理 之后，将当光照强度发送到 LED 进行显示。并通过蜂鸣器和 LED 进行声光报警。 关键词：单片机，ADC0809
2、，光敏电阻，显示 ABSTRACT With the development of electronic technology, the expansion of the digital circuit applications, todays society, the product of intelligent, digital has become a trend for people to pursue, equipment performance, price, room for development, and so much attention. Good performance
3、 electronic devices, high external protection circuit, precision instruments, light requirements, equipment requirements, in order to extend the useful life of equipment. Therefore, in the protection of business equipment, the design of an intelligent photoelectric detector alarm circuit is particul
4、arly important. This design uses a microcontroller as data processing and control unit for data processing, the SCM ADC0809 acquisition photoresistor and 10K resistor voltage divider to sense the light intensity change. MCU data processing will be sent when the light intensity to the LED display. So
5、und and light alarm buzzer and LED. Keywords: MCU, ADC0809, Photoresistor,Display 目录目录 摘要 I ABSTRACTII 第 1 章引言 1 1.1 课题背景 1 1.2 光强检测的意义与技术发展 1 1.3 课题内容和本人的主要工作 2 第 2 章光强检测报警器的设计方案 3 2.1 系统的方案分析 3 2.2 单片机的选型 3 2.3 显示方案选择 4 2.4 AD 转换方案 4 第 3 章光强检测报警器硬件设计 5 3.1 硬件设计 5 3.2 AT89S52 单片机 6 3.2.1 AT89S52 的引
6、脚 6 3.2.2 AT89S52 的时钟电路 7 3.2.3 AT89S52 的复位电路 8 3.3ADC0809 电路 9 3.3.1 A/D 转换器芯片 ADC0809 简介 9 3.3.2AT89S52 单片机与 ADC0809 的接口 11 3.4 显示电路 12 3.5 光强采集电路 13 3.6 键盘电路 14 3.7 控制输出电路 15 第 4 章系统程序设计 16 4.1 设计思路与流程图 16 4.2ADC 子程序 17 4.3 数据处理程序 18 4.4 显示子函数 19 4.5 按键程序 20 4.6 执行子程序 20 第 5 章系统调试和功能测试 22 5.1 系统硬
7、件调试 22 5.2 系统软件调试 22 5.3 系统功能测试 23 第 6 章结束语 25 致谢 26 附录电路图 28 附录 PCB28 第第 1 章章 引言引言 1.1 课题背景课题背景 随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、 数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们 关注。性能好的电子设备，对外围保护电路要求很高，尤其是精密仪器对光线 要求等设备要求更高，为了延长设备的使用寿命。所以，在企业设备保护中， 设计一款智能的光电检测报警电路尤为重要。 光强检测报警器主要根据光敏电阻的特性制作的。光敏电阻值随受到的光 照强度的变化而变化（
8、光照强度越大，电阻值越小） 。将光敏电阻接入电路中， 不同光照强度导致光敏电阻值变化，于是光敏电阻上的电压发生变化，导致电 路的输出电压也相应变化。根据电压-光照度函数关系，由电压计算得到光照强 度值，然后以可视化界面形式输出（LED 数码管显示） ，以供用户查看结果。 其中光敏电阻的特性是光敏电阻随受到的光照强度的变化电阻值发生变化， 光照强度越强电阻越小，在分压电路中获得电压越低。根据这一特性，结合光 照强度和输出的模拟电压之间的关系，可以得到某一光强度下的对应的模拟电 压。将模拟电压通过 AD 转化器转换为数字电压，以便于计算机处理。然后再 将数字电压转换成光照度【1】。 1.2 光强检
9、测的意义与技术发展光强检测的意义与技术发展 光是人类生产生活所必须的一种元素，是一种能量的形态，它可以从一个 物体传播到另一个物体，其中无需任何物质作媒介。现在化蔬菜大棚需要控制 光照强度，从而使蔬菜快速正常生长；禽舍需要控制光照强度，使动物健康正 常生长；人们的生活环境（学生的学习环境,办公室，工厂等）需要控制光照强 度，使人们有一个好学习生活环境。但是在工业生产中，光强过强或过弱，就 可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对光强的检测的 意义就越来越大。光强检测系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中， 得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对光强进行严格的监控
10、， 以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。 光强检测报警系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统 虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法 满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。 这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统 独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了 SCM、MCU 和 SOC 三大阶段【2】。 1.3 课题内容和本人的主要工作课题内容和本人的主要工作 本课题是基于单片机的光强检测报警器设计，其利用单片机作为系统的主 要控制器，通过光敏电阻和 1
11、0K 电阻分压，经过 ADC0809 转换，直接将数字 信号，送入到单片机中进行数据处理，经过一定的控制算法后，通过单片机的 输出 I/O 口，来控制蜂鸣器和 LED 灯，达到报警的目的，并通过 LED 显示， 达到良好的人机交互【3】【4】。 本人的主要工作是运用 AT89S52 单片机作为主控制单元及数据处理单元，控制 光敏电阻检测光强信号，数据处理，发出控制信号对蜂鸣器和 LED 作用，达到 报警的目的，同时实现光强报警和光弱报警功能。实现基本的人机对话功能， 显示光强值所在档位。 第第 2 章章 光强检测报警器的设计方案光强检测报警器的设计方案 2.1 系统的方案分析系统的方案分析 系
12、统总体框图，如图 2-1： 图 2-1 系统总体框图 以 AT89S52 单片机为核心，在单片机内部完成数据的存储及处理功能，通 过数模转换芯片完成模拟信号到数字信号的转换及输入，再将数据存入存储芯 片，在单片机进行数据处理后再对需要显示的数字信号进行译码显示在四位一 体七段数码显示器上。每个芯片的电源处有耦合电容相连，当电容器充电达到 2V 时，此电容就作为电源为电路提供工作电压。单片机的 RESET 口上提供了供 电自启动，在 X1,X2 口上提供了 12MHZ 晶振，以支持单片机的运行与启动。系 统完成了采集功能，存储功能，数据处理功能，测量数据显示功能，达到了设 计的基本要求。 2.2
13、 单片机的选型单片机的选型 在本设计中单片机是系统的控制核心，因此，单片机的选择，对于所设计 系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多，在众多 51 系列 单片机中，较为常用的是 ATMEL 公司的 AT89S52 和 AT89S52 单片机。 AT89S52 片内 4KROM 是 Flash 工艺的，使用专用的编程器自己就可以随时对 单片机进行电擦除和改写，片内有 128 字节的 RAM。AT89S52 已满足本次设 计的要求，同时我们对于这个单片机芯片也较为熟悉，因此，在本次设计中选 用了 ATMEL 公司的 AT89S52 单片机【6】 【7】。 2.3 显示方案显示方案选
14、择选择 （1）七段 LED 数码显示 在单片机系统中，发光二极管(LED)常常作为重要的显示手段。LED 显示 器内部由 7 段发光二极管组成，因此亦称之为七段 LED 显示器，由于主要用于 显示各种数字符号，故又称之为 LED 数码管。每个显示器还有一个圆点型发光 二极管，用于显示小数点。但其显示并不是很直观，同时编程相对复杂，可显 示字符比较少，但成本相对很低廉。 （2）液晶显示模块芯片 LCD 为英文 Liquid Crystal Display 的缩写，即液晶显示器，是一种数字显 示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。在实 际应用中，用户很少直接设计 LCD
15、显示器驱动接口，一般是直接使用专用的 LCD 显示驱动器和 LCD 显示模块。其中，LCD 显示模块 LCM（Liquid Crystal Display Module）是把 LCD 显示器、背景光源、线路板和驱动集成电路等部件 构成一个整体，作为一个独立的部件使用，具有功能较强、易于控制、接口简 单等优点，在单片机系统中应用较多。 而本次选择的 4 位一体的 LED 数码显示模块，具有价格低、功耗低、连接 方便等特点，已经成为单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。 2.4 ADAD 转换方案转换方案 A/D 转换采用 ADC0809。ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存 与
16、译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输 出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态 输出锁存器取走转换完的数据。 第第 3 3 章章 光强检测报警器硬件设计光强检测报警器硬件设计 3.1 硬件设计硬件设计 根据上述的芯片资料和方案的对照考虑，确定光强检测报警器的实现电路， 如图 3-1 所示。 图 3-1 系统总体电路图 在设计中，用了两个主要元件：控制芯片 AT89S52 单片机和 ADC0809。其中 控制芯片 AT89S52 单片机的控制功能能满足电路功能实现的要求，它主要实现 两个功能： 1.通过 P3.0、P3.3 对 ADC0809 的引脚 START 和 EOC 的控制来实现模拟 数字转换器 ADC0809 的转换开始和结束，并通过 P3.2 对输出允许信号 OE 的 控制实现控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据；最后在模拟数字 转换结束后通过 P1 口从 ADC0809 的数据输出线 D7-D0 把数据采集进来。 2
