便携式光照强度测试仪实习报告.docx
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便携式光照强度测试仪实习报告
便携式光照强度测试仪
前言
在日常生活的一些特殊场所中，有对光照强度要求颇高的地方，譬如居家生活，温室花房，家禽场等，这就急需一些可观察光照强度的系统以供记录调节。
通过对光照强度进行调节，达到人们对当前光照强度的要求。
1．实习目的
巩固单片机的原理及一些相关专业知识，熟悉相关软件的操作，学会设计一个系统的方法，把单片机的硬件和软件知识融合在一起，深入了解应用系统的专业知识。
提高自己动手制作的实践能力。
此外，还要注意培养接受新知识的自学能力，培养严谨周全清楚的逻辑思维。
此次实习时以小组为单位，这样可以提高团队合作意识，培养相互协作，共同探讨，一起解决问题的团队合作素质。
二．实习时间
2012年9月2日——2012年9月16日
三．实习地点
淮南师范学院机电实训中心
四．实习单位
合肥求精电子有限公司
五．实习内容
1.设计目的
设计一个便携式光照强度测试的系统，对当前环境的光照强度能够检测，通过语音播报工作模式、时间和适宜的光强范围；TFT彩屏显示检测的光强，进行比较得出当前环境下的光强是否偏高、适宜还是偏低；通过按键调整时间、控制语音播报内容。
2.系统设计及流程
此设计系统为一个系统，包括4个驱动和一个单片机。
图1、设计流程图
单片机采用的是STC12C5A60S2，是主要的控制端，通过接收外部信号并对信号作出处理，来控制各个模块。
驱动模块主要由实时时钟模块（DS1302）、语音模块（WTV020）、光强传感器模块（TSL2561）以及彩屏模块（TFT）。
4.系统模块
本设计系统共包含以下几个模块：
主控模块：
单片机、复位电路、晶振、按键、开关等
采集模块：
单片机、光强传感器
外设模块：
TFT彩屏显示、WTV020语音模块、DS1302实时时钟模块
驱动模块：
语音驱动、彩屏驱动、DS1302驱动、光强传感器驱动
通信模块MAX232串行通信
5.模块介绍
（1）主控模块
单片机：
STC12C5A60S2是一种低功耗、高性能新一代单片机，具有8K在系统可编程Flash存储器。
具有以下标准功能：
1280字节RAM，通用I/O口线（36/40/44），看门狗定时器，有EEPROM功能，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM,4个16位定时器/计数器，全双工串行口。
图2单片机原理图
在本系统中，单片机在控制室内对各种反馈信息进行分析和处理，再将处理结果通过指令发送给其他模块。
电源模块：
电源模块原理：
本电路将USB电流作输入，通过滤波、稳压等将电流转换成稳定的电压给系统供电。
原理图如下：
另外，主控模块还包含时钟电路、晶振、按键、串行通信等。
（2）采集模块——光强传感器TSL2561
传感器模块光强传感器是一种感应光的强弱并进行显示、处理的测量装置。
使它可以完成多种光学实验，诸如比较光强和距离的关系；研究光的干涉、衍射、偏振；在不同光源下测量光的相对强弱；TSL2561是一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。
该芯片广泛应用于各类显示屏的监控上，目的是在多变的光照条件下，使得显示屏提供最佳的显示亮度并尽可能降低电源功耗。
TSL2561的访问遵循标准的SMBus和IIC协议
原理图如下：
语音播报模块的实物图
TSL2561的内部结构及工作原理:
TSL2561[1]是TAOS公司推出的第二代光强数字转换芯片，具有高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置等优点。
TSL2561具有直接I2C接口，用于将光照强度转换成数字信号输出。
其内部结构如图3所示。
TSL2561内部连接一个光敏二极管（通道0）和一个红外响应光敏二极管（通道1）。
这个集成电路具有提供20位动态范围内近适光响应的能力。
两个集成的积分式A/D转换器，可将光敏电流转换成一个数字输出，并存入芯片内部通道0和通道1各自的寄存器中。
数字输出表示测量每一个通道的光强，可以是微处理器的输入。
TSL2561可直接通过I2C总线协议由微控制器访问，微控制器则通过对其内部的16个寄存器的读写来实现对TSL2561的控制。
图3 TSL2561内部结构图
TSL2561的软件算法流程图：
该芯片可广泛应用各类显示屏的监控，目的是在多变的光照条件下，使得显示屏提供最佳的显示亮度并尽可能降低电源功耗。
（3）驱动模块
WTV020语音驱动：
是OTP一次性诧音芯片；具有6KHz卑声道采样旪，最大时长20s诧音支持DAC输出以及PWM输出两种方式；内置功放输出，可直接驱劢0.5W喇叭；内嵌高速DSP处理器内核处理器，具有强大的可编程能力；内置16-bitDAC转换器，内置PSG诧音合成器，音质高，优于市面上传统的诧音芯片；休眠任意控制，休眠静态电流功耗低于2uA；
WTV020语音原理图如下：
时钟模块驱动：
DS1302可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，工作电压为2.5V～5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。
采用普通32.768kHz晶振。
时钟原理图如下：
彩屏显示模块是有源矩阵类型液晶显示器（TFT）中的一种，采用“背透式”照射方式。
液晶平板显示器，特别的TFT，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉。
通信模块原理图
MAX232是用来做电平转换的,标准rs232电平很高，达正负15V.常用的TTL电平最高5V。
相互连接的话，必须进行电平转换。
由于电脑串口输出电压高达12V，直接与单片机连接会烧坏芯片。
所以用MAX232来进行电平转换。
MAX232芯片采用单+5V电源供电，仅需几个外接电容即可完成从TTL到RS232电平的转换。
单片机中的UART和电脑串口RS232的区别仅在于电平的不同,电脑串口采用232电平,而单片机UART则采用TTL电平,如果不进行电平转换,单片机跟电脑串口就不能进行直接通信,RS232是UART的一种就意味着通信协议的格式是一样的,只要电平统一了,两者之间就可以直接通信,于是乎应用了MAX232这一芯片，MAX232对两者之间通信的数据没有任何作用,仅仅是中介而已,而其只是负责将两者之间的电平进行统一,使两者之间没有通信障碍。
六．主要程序段
（1）光强传感器头文件
#ifndef_ts2561_H_
#define_ts2561_H_
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitsda=P0^2;
sbitsclk=P0^0;
ucharCH0L,CH0H,CH1L,CH1H;
uintdata0,data1;
（2）DS1302
#ifndef_ds1302_H_//实时时钟芯片
#define_ds1302_H_
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uchartime_buf[7]={0,1,9,22,8,1,12};//秒分时日月周年
sbitclk_1302=P1^0;
sbitdat_1302=P1^1;
sbitrst_1302=P1^2;
charsecond,minute,hour;
charhour,date,month,year,week;
voidwritebyte_ds1302（ucharaddr,ucharda）/*向ds1302中写入一字节数据地址数据*/
......
ucharreadbyte_ds1302（ucharaddr）/*从ds1302中读出一字节数据*/
......
voidwritetime_ds1302（）/*写入时钟数据*/
voidreadtime_ds1302（）/*从ds1302中读出数据*/
......
（3）彩屏TFT
#include"tft_lcd.h"
#include"ds1302.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineushortunsignedshort
//清屏函数输入参数：
bColor清屏所使用的背景
（4）WTV020
#include
#include"WTV020.h"
sbitrst=P0^0;
sbitclk=P0^1;
sbitsda=P0^2;
（5）主函数
#include
#include"lcd.c"
#include"tsl2561.h"
#include"sound.h"
#include"ds1302.h"
sbitup=P3^2;
sbitdown=P1^7;
sbittime=P3^3;
sbitplay=P3^4;//播报当前光照强度
sbitnian=P3^5;//播报年月日时间
sbitmode=P3^6;//选择环境
sbitbo_jiance=P3^7;//检测当前光强至于当前预设环境
ucharmode_time=0;
ucharmenu=0;//菜单变量
uintillumination_H,illumination_L;//光照强度设定：
高值，低值
voidlcd_ds1302（）
writelcd_time（0,160,Green,Green,Green,Black）;//向LCD发送一个时间数值
writelcd_date（0,192,Red,Green,Green,Black）;//向LCD发送一个日期数值
voidbobao（void）//播报当前光强
main（）
{
ucharjiance;//光强检测变量
write_i2c（0x80,0x03）;
init_ds1302（）;//ds1302初始化数据
tftlcd_init（）;//液晶初始化
……
7、系统测试
将程序导入单片机，然后连接装置如下图进行测试。
上电后，通过按键调整时间，模式，适宜光照强度，观察液晶显示屏；桉控制语音键，看是否能播报时间、模式、当前光强；若出现问题，要找出错误，进行调试。
8．测试结果及数据分析
显示
播报
适宜度
蔬菜
养殖
环境
429
429
偏低
5321
5321
适宜
8862
8862
偏高
动物
养殖
环境
429
429
偏低
1047
1047
适宜
2364
2364
偏高
居室
环境
827
827
偏低
3341
3341
适宜
5362
5362
偏高
当光强在8000-4000时适合蔬菜种植；
当光强在1500-800
时适合动物养殖；
当光强在4000-1000时适合居住
测试结果符合程序设定的阈值
九、实习总结
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。
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