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1、单片机；液晶显示；LED 驱动；亮度 2 ABSYRACT The basic content of the subject is to study how to solve the flowers develop in course of time and the brightness problem.In different time periods,the brightness control of the external environment is in a specific range,it is suitable for the cultivation of different

2、 flower species.Time through MCU control,automatic brightness adjustment.The whole system is divided into eight modules and 5 display interface,the information processing unit module,the system brightness monitoring module,serial communication module,clock module,the keyboard module,light source int

3、ensity driver module and the display module,power module;the main interface（display the current time section,the outside light,and set the next time the brightness value）,set the length of 1,2,3-time interface,the brightness setting interface;precision settings and manual mode interface,information

4、browsing interface.This paper describes the system design,program design,implementation of the hardware module,software simulation and system debugging.Keywords:microcontroller;liquid crystal display;LED Driver;brightness 3 1 前言前言 花卉是一种文化性很强的消费品，是具有一定观赏价值和特定文化含义并能够满足人们精神生活需要的特殊商品。花卉既不是日常生活必须品，人们离开它照

5、样能生活；又不属文化艺术品，只有对些感兴趣的人士才产生需求。但是，随着经济发展、社会进行，人们对花卉的消费需求也将不断增长。近年来，我国花卉市场出现将向以下趋势发展：（1）花卉市场呈现出由沿海向内地、由大城市向中小城市（镇）不断发展的态势。换句话说，在原有花卉市场（主要为 100万人以上的特大城市）规模不断扩大的同时，还将产生更多的新市场（主要是中小城市高层）。（2）以集团消费为主向家庭消费为主转变，这已在沿海一些城市表现出来。（3）花卉节假日消费的比重逐步降低，平时消费的比重逐步上升，最终成为日常生活中的经常性消费项目。（4）花卉市场需求和供给越来越丰富多采，形成多元化、多层次化的市场格局，

6、但大众消费市场仍然将是主体市场。（5）由上述趋势决定，花卉市场的剧烈波动趋于平缓或有节律的起伏。花卉商品流（6）通网络不断健全和完善，终将形成大市场、大流通、大生产一体化格局。过去国内对本课题的研究投入较少，国外以美国对课题相关方面的研究投入较多，总体上对这方面的研究投资普遍偏少，主要原因是投资者只重视硬件投入，不重视品种更新和技术进步，投入、开发与市场需求不相适应。由于科研投入不足，花卉科技含量低，技术开发和创新能力弱。但是随着社会的不断发展以及市场的需求的不断加大，国内外都加大了对本花卉培养技术的投资。目前国内对花卉的养殖的时间以及亮度控制一般是通过人工控制，因为引进国外技术成本太贵。本系

7、统可以很好的解决花卉培养过程中的时间、亮度问题。在不同的时间段使外界环境的亮度控制在特定的范围之内，可以很好的适用于不同花种的培养。该课题研究的目的是解决花卉培养过程中亮度和时间问题。主要研究如何通过单片机实现三个时间段的长短设置以及不同时间段系统将外界的亮度自动调节在设置的范围之内，还有就是液晶 1602 的显示。可能出现的主要问题以及解决方法有：第一，外部亮度的采集，该问题可以通过用光敏电阻注 3电路感应外界的亮度并通过模数转换芯片ADPCF8951 转化为数字信号反馈给系统；第二，系统的供电系统，解决方法是外界输入市电，通过桥式整流电路，电容滤波电路，以及稳压电路设计的输出可调电源；第三

8、，外部亮度的控制，解决方法是，系统时时将外界亮度数据采集进来和设定的亮度值进行比较，由此计算出外界应亮灯个数，从而使外界亮度稳定在某个范围之内。4 2 方案设计方案设计 本章根据论文课题要求的性能指标进行方案论证，给出课题要求的性能指标，根据系统实现功能，完成系统方案设计。2.1 性能指标性能指标 2.1.1 系统功能系统功能 在不同的时间段系统采集外部光照强度，并根据采集的数据控制 LED 的通断，达到调节光源发光亮度的目的，总共有 3 个时间段，要求时间段的长度和亮度都可调，液晶时刻显示外界的亮度值，系统的灵敏度可调，系统工作模式有两种，自动模式和手动模式，在自动模式下系统自己根据外界采集

9、到的数据不断控制亮灯的个数，而在手动模式人工决定亮度个数，此外还以查询系统已经设置的参数。2.1.2 技术要求技术要求 1.系统 LED 数目：a6 2.系统反馈控制时间：t3s 2.2 系统方案设计系统方案设计 2.2.1 系统设计思想系统设计思想 本系统采用单片机 AT89C52 作为本设计的核心元件，光敏电阻将外部光信号转换为电信号，通过单片机调节 LED 光源的亮度。2.2.2 系统构成框图系统构成框图 根据上述系统设计思想的描述，系统构成框图如图 2.1 所示图中缺省电源模块图中每个模块都需要 5V 电压供电。5 图 2.1 系统构成框图 2.3 设计系统方案设计系统方案 根据上述系

10、统实现功能的描述，具有自动控制功能的 LED 光源系统的设计方案可以细分为八大功能模块：1.信心处理单元模块（主控模块）1 信心处理单元模块由单片机最小系统构成。该部分电路是整个系统的核心部分，接收背景亮度监测电路采集的电信号，经过适当的信息处理（A/D 转换），将采集到的数据与设置数据进行比较，然后判断亮灯个数，从而达到调节外界亮度的效果。2.系统亮度监测模块 系统亮度监测模块由光敏电阻和 A/D 转换芯片构成。该亮度监测模块作为整个系统的输入部分，用于采集外部光照信号，并将其变化反应到电信号的变化，再通过模数转换，转化成单片机可以处理的信号。3.电源模块 该部分电路是整个系统的能源供给部分

11、，由电脑 USB 接口为系统提供工作所需的 5V直流稳压电源。4.串口通信模块 该部分电路是单片机与外部设备之间进行数据通信的主要途径，电路采用 RS-232电平转换芯片 MAX232 与上位机连接。该电路在系统中的主要作用是用来从上位机向单键盘模块 信息处理单元模块（主模块）显示模块 光 源 亮 度驱动模块 串 口 通 信模块 亮 度 监 测模块 时钟模块 6 片机中下载系统程序。5.LED 光源亮度控制驱动模块 光源亮度调节驱动模块主要由电流驱动器和 LED 构成。该部分电路作为系统的输出部分，接收信息处理模块发送的数据，驱动 LED 发光，调节光源的亮度。6.显示模块 用户界面显示系统的

12、参数以及亮度，以及设置系统参数时显示一些提示信息该信息包括 3 个时间段的持续时间，外界亮度值，系统时间设置，传感器选择，系统精度设置等等。7.时钟模块 时钟模块为系统提供准确的时间，使系统的时间更精确。8.键盘模块 该模块采用按钮给系统输入指令，按钮按下给系统输入一个低电平，系统检测到该信号并判断出是什么指令，然后执行相应的操作。3 硬件电路设计实现硬件电路设计实现 本章根据已完成的系统方案设计和系统构成框图，利用 protel99 se 软件绘制系统电路原理图、PCB图，电路元器件的选择，详细介绍各个电路模块元件的构成及实现的功能，完成系统硬件电路的设计，焊接等。3.1 信息处理单元模块（

13、主控模块信息处理单元模块（主控模块）作为整个系统的核心电路，信心处理单元模块（主控模块）由主控芯片,复位电路，时钟电路构成。3.1.1 主控芯片主控芯片 1.单片机选型 在单片机应用系统开发过程中，单片机是整个设计的核心，因此选择合适的单片机型号很重要。根据实现系统功能需要的单片机硬件资源，在性能指标满足的情况下，该系统的单片机型号选择 8051 系列的 STC89C52 芯片。STC89C52 系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可任意选择。STC89C52 具备较完善的中断功能，有

14、两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串 7 行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择，可以满足系统在各个子模块程序之间的切换；STC89C52 的运算速度可满足一般的设计要求；而且 STC 系列单片机支持 ISP 在线编程功能，可以不用昂贵的编程器。2.8051 系列单片机的内部结构 8051 系列单片机的内部结构是各种逻辑单元及其之间的互连构成的。主要包含中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，8051 系列单片机的内部结构框架示意图，如图 3.1 所示

15、。图 3.1 8051 系类单片机的内部结构框图 中央处理器：中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，51 系列单片机是 8 位数据宽度的处理器，它能处理 8 位二进制数据或代码。CPU 主要由算术逻辑部件，控制器和专用寄存器三部分电路组成。它负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器（RAM）：数据存取器（RAM）可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的的 RAM 只有 128 个。程序存储器（ROM）：程序存取器（ROM）用于存放用户程序，原始数据或表格等。8051 8 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM。定时/计数器：定时/计数器用于硬件的定时或计数。8051 有两个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数功能，也可产生中断用于控制程序转向。并行输入输出（I/O）口：单片机的并行输入输出（I/O）口主要用于和外部设备进