基于单片机的数字式光照强度检测系统的设计.doc

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本科学生毕业设计

目录

摘要……………………………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT……………………………………………………………………Ⅱ

第1章绪论 1

1.1课题的意义、目的和要求 1

1.1.1课题的意义 1

1.1.2课题的目的 1

1.1.3课题的要求 2

1.2数字式光照强度检测仪的发展前景及趋势 3

1.3本课题主要研究的内容 4

1.3.1单片机………………………………………………………4

1.3．2单片机发展历史及应用…………………………………………6

第2章系统概述 9

2.1系统方案的选择与论证 9

2.2光敏电阻简介 10

2.3本章小结 13

第3章系统的硬件部分 14

3.1单片机最小系统和通信模块的设计 14

3.1.1单片机最小系统的设计 14

3.1.2下载通信模块的设计 16

3.2光敏电阻网络的设计 17

3.3输出选择电路的设计 18

3.4A/D模数转换电路的设计 20

3.5数码管显示电路的设计 20

3.6本章小结 22

第4章系统软件部分 23

4.1软件流程图 24

4.2Keil软件简介............................................26

4.3程序清单 26

4.4PROTUES软件绘图及仿真 28

4.5软件的调适与仿真 29

4.5.1系统软件调试 29

4.5.2仿真结果 30

4.6本章小结 32

结论 33

参考文献 34

附录 35

致谢 37

摘要

该数字式光照强度检测仪以单片机和模数转换为技术核心，具体由单片机最小系统、下载通信模块、A/D模数转换模块、光照方向检测模块、输出选择模块和数码管显示模块组成。

在本系统的设计中，利用光敏电阻阻值随光强的变化特性来检测光强，采用单片机控制输出选择模块和数模转换芯片依次测量不同方向的光照强度，并通过编程处理数据进行光强的比较，最后通过数码管显示检测结果。

总之，通过对电路的设计和实际装调，最终基本实现了基于单片机的数字式光照强度检测仪的整体功能，可显示最大光照强度及光强照射方向。

关键词：

单片机；光敏电阻；ADC0804；IC4051；数码管

ABSTRACT

Thedigitallightintensitydetectorwithmicrocontrollerandanalog-digitalconversionasacoretechnology,specificallybythemicrocomputersystem,downloadthecommunicationmodule,A/Danalog-digitalconversionmodule,lightdirectiondetectionmodule,theoutputselectionmoduleanddigitaldisplaymodulecomposition.Inthissystemdesign,useofphotosensitiveresistorcharacteristicswiththelightintensitytodetectchangesinlightintensity,theoutputselectcontrolofsingle-chipmoduleandseveralanalogconverterfollowedbymeasuringthelightintensityindifferentdirections,andhandlingdatathroughtheprogramintensitycomparison,thefinaltestresultsviadigitaldisplay.

Inshort,throughthecircuitdesignandtheactualalignment,finallyrealizingasinglechipbasedondigitallightintensitydetectoroftheoverallfunction,canshowamaximumlightintensityandlightintensityirradiationdirection.

Keywords:

SCM；PhotosensitiveResistance；ADC0804；IC405；DigitalTube

第1章绪论

1.1课题的意义、目的和要求

1.1.1课题的意义

本系统是一个基于单片机的数字式光照检测仪，通过数码管显示光度，并且具有判断光照方位能力。

以89C51单片机为核心，控制A/D芯片采集数据，辅以数码管、比较器、数据选择器等器件，实现功能。

本系统采用光敏电阻采集光照强度信息。

光照强度直接反映在光敏电电阻阻值上，进而反映在光敏电阻两端的电压值上。

然后通过单片机控制A/D模数转换对电压信号进行采集,经换算后通过数码管显示光强强度。

判断光照方向时可采用两个位于不同方向的光敏电阻。

光照方向会导致他们两端的电压值不同，把两个电压值输入到比较器进行比较，单片机根据比较结果控制数据选择器选择光照较强的那一路的电压值给A/D进行数模转换。

用数码管的亮灭显示方向。

本设计适当地利用了光敏电阻的特性以及单片机的强大的运算控制功能，实现了光照强度的检测，并在数码管上显示。

设置了两个方向的光敏电阻，比较光照强度数值大小确定了当前光照方向。

本系统充分利用了现有资源，结构合理，性能稳定，成本低，满足题目要求。

加强对单片机的学习和认识，正确运用所学单片机的理论知识，将理论与实际相结合，单片机在我们的生活中得到越来越广泛的应用，单片机注定影响一个时代，只要存在计算机的地方就会有他的存在，学好单片机对今后的学习与工作有很多益处。

1.1.2课题的目的

采用光敏电阻为光传感器，利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。

具体方法是将三路光敏电阻支路并联接入电路中，其中一路串接一固定电阻，另外两路分别串接电位器，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使得电路的输出电压而变化。

根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系，分别对三路电压值进行采集得到某一光强度下对应的模拟电压，将模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过C语言编程，将其集于单片机中，进行比较以后通过两位数码管将最大值显示出来，相应地控制点亮对应的小数点以显示光照强度的方向。

从ADC0804的模拟量通道输入0－5V之间的模拟量，通过ADC0804转换成数字量送给单片机，经单片机处理后在数码管上以十进制形成显示出来，学习用单片机控制A/D模数转换。

光照强度检测仪的主体是光敏电阻，光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。

它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。

在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。

光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。

光敏电阻的特性是光照变化时其电阻值随着变化，所以可以通过电阻值的变化得出光照强度的变化，而电阻值的变化可以反映在电阻两端的电压值的变化情况上，这样可以设计一个简单的电路，该电路由光敏电阻分压并可以将光敏电阻两端的电压信号作为输入信号输入单片机，然后进行数模转换，将输入单片机的电压模拟信号转换成数字信号，再由单片机处理转换出来的数字信号。

然后由数码显示管显示出光照强度结果并判断光照方向。

1.1.3课题的要求

结合单片机最小电路和光敏电阻电路共同设计一个基于单片机的数字式光照强度检测系统，用数码管显示光照强度。

还可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过比较它们的光强数值以判断光照方位。

技术要求：

（1）对光照强度实施实时采集，光照强度的测量范围为：

2~600LX，精度±0.2%；

（2）用数码管显示光照强度；

（3）可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过比较它们的光强数值以判断光照方位；

（4）通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方向，在数码管上显示其方向。

1.2数字式光照强度检测仪的发展前景及趋势

本课题通常与仪器测量的光束强度，是专门针对一个电路测量光强度关联到一个时间信号的光强度。

其中有一个光通过介质传递光束强度是在现有条件中的指示广泛的应用。

例如，雅培制药，这一问题的受让人申请，已制定了在现有的某些有机样品的色谱条件下测定免疫分析仪的数目。

该方法一般利用一个夹层硝化棉或类似附着在玻璃纤维垫地带一个一次性住房。

该法是暴露在参考光的来源是通过媒介通过后，发出的光，是在衡量其强度取样器收集。

光的强度是该样本的条件指示。

这种类型的测量是特别有用的筛选和质量提供了人类对怀孕和怀孕的问题，及时发现绒毛膜评价试验。

光照强度的分析与使用这些计划的检测电路通常比较熟悉。

通常情况下，光强度检测用感光元素，是产生一个电压信号，然后放大并转换成由模拟到数字（A/D）转换为数字信号的能力。

该A/D转换器生成一个变量引入到一个微处理器平信号，其中，信号电平进行比较参考信号，以便与预定相关的职权收集信号“读”的样本。

实例的A/D转换器显示和美国八所描述。

4779074号，题为：

低等级电压脉冲转换器，发给稀土惠特：

等。

10月18日，1988年，和美国专利。

4178585号，题为：

模拟数字转换器，发出的光高木，12月11日，1979年。

利用光的强度取样，以确定样本的条件，产生了不同程度的转换，相应的数字信号沿普遍使用在上述专利中描述的线的A/D转换器，以确定已知的光强度测量设备光的强度。

例如，欧洲专利申请由R.飞利浦等人第0479394A3。

，8月7日提出，1987年，公开了一种方法和分析物的测定仪器。

A光源是为了一个样本及一个探测器所发出的光收集。

光照强度的排放水平是用来确定样本的条件。

由于该应用程序中显示，所发出的光被转换成模拟信号，然后放大并转换成数字信号通过一个A/D转换器转换器的数字输出，被介绍到微处理器。

.第4766083题为：

为生物凝集光度测定法等。

8月23日，1988年，公开了一种测量生物样品凝集反应系统测试使用的凝集试验检测样本散射光激光束源和探测器1光度法和器具。

由光敏元件收集的光线是从模拟信号转换为数字信号处理前。

虽然这些设备提供准确的抽样技术，并模拟向数字转换计划是适合实现预期的效果，但仍然是对的A/D转换器使用存在的弊端，光照强度分析系统。

首先，成本与高分辨率A/D芯片相关已禁止光频谱分析系统的广泛应用。

一个典型的模拟到数字转换器网络有16位转换器功能可要花好几百美元。

凡需要24位分辨率，成本可大幅增加比例。

因此，最昂贵的，昂贵的系统组成部分之一，是转换器网络。

因此，如果信号的转换成本可以大大降低，光频谱分析仪器的适用性，可大大提高，同时降