基于单片机的光强检测报警器毕业设计论文word格式Word文档下载推荐.docx

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关键词：

单片机，ADC0809，光敏电阻，显示

ABSTRACT

Withthedevelopmentofelectronictechnology,theexpansionofthedigitalcircuitapplications,today'

ssociety,theproductofintelligent,digitalhasbecomeatrendforpeopletopursue,equipmentperformance,price,roomfordevelopment,andsomuchattention.Goodperformanceelectronicdevices,highexternalprotectioncircuit,precisioninstruments,lightrequirements,equipmentrequirements,inordertoextendtheusefullifeofequipment.Therefore,intheprotectionofbusinessequipment,thedesignofanintelligentphotoelectricdetectoralarmcircuitisparticularlyimportant.

Thisdesignusesamicrocontrollerasdataprocessingandcontrolunitfordataprocessing,theSCMADC0809acquisitionphotoresistorand10Kresistorvoltagedividertosensethelightintensitychange.MCUdataprocessingwillbesentwhenthelightintensitytotheLEDdisplay.SoundandlightalarmbuzzerandLED.

Keywords:

MCU,ADC0809,Photoresistor,Display

第1章引言

1.1课题背景

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（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，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

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10K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2章光强检测报警器的设计方案

2.1系统的方案分析

系统总体框图，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LiquidCrystalDisplay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（LiquidCrystalDisplayModule）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。

2.4AD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3章光强检测报警器硬件设计

3.1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.通过P0口把采集进来的数据送到数码管的段信号：

A、B、C、D、E、F、G、DP；

并通过P2口的P2.0控制数码管的位信号，实现数码管的动态显示。

另外模拟数字转换器ADC0809实现的功能就是完成对采集进来的模拟信号的数字转换。

电路中，利用ADC0809的IN0口将模拟数据采集进来。

ALE地址锁存允许信号和START转换启动信号分别与单片机的P3.3及P3.0连接，以实现对它的控制；

进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过P1端口读入，经过数据处理之后在数码管上显示。

3.2AT89S52单片机

89C51系列单片机最早是由Intel公司开发和生产的，Intel公司在1980年推出MCS-51单片机，也称89C51单片机。

AT89S52单片机是ATMEL公司1989年生产的产品，ATMEL率先把89C51内核与Flash技术相结合，推出轰动业界的AT89系列单片机。

本设计采用ATMEL生产的MCS-51系列的AT89S52单片机芯片作为主芯片。

MCS-51单片机所占的市场分额很大，在单片机领域影响力很大，几十年居于单片机领域领头羊地位，其产品大量作为单片机教材范例使用。

AT89S52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该单片机片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一