【文章內(nèi)容簡介】 工串行口； 外加 中斷結(jié)構(gòu)和中斷源 。 以上功能部件以 CPU 為核心 ， 由片內(nèi)單一總線連接而成 。 CPU：能夠處理各種數(shù)據(jù)，發(fā)送指令，是單片機(jī)的“大腦”。 RAM：用來存放可以讀寫的數(shù)據(jù)。片內(nèi)為 128B，片外可擴(kuò)展 64KB。 ROM：用來存儲程序，只讀存儲器。片內(nèi)集成了 20KB，片外可擴(kuò)至 64KB。 中斷系統(tǒng)：含有五個中斷源，其中兩個享有中斷優(yōu)先權(quán)。 I/O 口：具有 4 個 8 位并行 I/O 口 。 特殊功能寄存器 ：監(jiān)視、 管理內(nèi)部的功能部件 。 AT89C51 單片機(jī)引腳圖 如圖 2 所示。 圖 2 AT89C51 單片機(jī)引腳圖 7 LCD 顯示器 LMO1602 液晶顯示器，能夠顯示兩行數(shù)據(jù)。通常將其作為單片機(jī)的顯示器。相對于普通的數(shù)碼顯示管，其顯示質(zhì)量高，不會閃爍，較為穩(wěn)定。而且其顯示的是數(shù)字式，簡單明了，和單片機(jī)的接口也更為簡單。另外，其功耗低，體積小、重量也較輕，相較于傳統(tǒng)的顯示器的耗電量和重量要少很多。 引腳介紹 ： 第 1 腳： VSS 接地 第 2 腳： VDD 接電源 第 3 腳： V0 液晶顯示器對比度調(diào)整端 第 4 腳： RS 寄存器選擇 第 5 腳： R/W 讀寫信號線 第 6 腳： E 使能端 第 7 腳： DB0 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位 第 8 腳： DB1 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 第 9 腳： DB2 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 第 10 腳 :DB3 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 第 11 腳 :DB4 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 第 12 腳 :DB5 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 第 13 腳 :DB6 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 第 14 腳 :DB7 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位 圖 3 液晶顯示器尺寸圖 VEE 用來調(diào)節(jié) LCD 的背光亮度， RS 為數(shù)據(jù)指令的控制端口， R/W 用來控制 LCD的讀寫功能， A、 K 為背光控制的電源， E 為數(shù)據(jù)讀寫操作的控制位。內(nèi)部控制 指令為11 條。 8 最小系統(tǒng)模塊 最小系統(tǒng)模塊：作為單片機(jī)運(yùn)行最為基本的組件，其是必不可少的。只有具有這些基本的組件，單片機(jī)才能正常的運(yùn)行。同時能對其進(jìn)行存儲擴(kuò)展、 A/D 擴(kuò)展等。由于 擴(kuò)展的無限可能性 ， 可以根據(jù)用戶的不同需求設(shè)計不一樣的電路 ，組成較為復(fù)雜的系統(tǒng)， 同時編寫相應(yīng)的程序 ， 就可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能 。 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)的功能主要有：能夠運(yùn)行用戶所編寫的程序，同時對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位和擴(kuò)展。 最小系統(tǒng)引腳功能的說明如下： （ 1） 18， 19 腳為單片機(jī)的晶振引腳；外接晶振和起振電容，便于單片機(jī)起振。 （ 2） 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位引腳；當(dāng)出現(xiàn)一些異常的情況時，方便單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。 圖 4 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 光線接收模塊 光線 接收模塊以光敏電阻為主 。硫化鎘為光敏電阻主要的制作材料。硫化鎘在一些特定波長光的照射下，光照所產(chǎn)生的載流子參與導(dǎo)電，并做漂移運(yùn)動，自身的阻值會產(chǎn)生變化。 9 圖 5 光線接收模塊 AD 轉(zhuǎn)換模塊 根據(jù)光敏電阻能夠根據(jù)周圍環(huán)節(jié)光照強(qiáng)度改變自身阻值的特性，采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)。該模塊可用芯片 ADC0832 實(shí)現(xiàn)。 ADC0832 有兩個通道口 ， 通道能夠?qū)崿F(xiàn) A/D 的轉(zhuǎn)換。 芯片 接口說明： CS_片選 使能，低電平有效。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 GND 芯片參考 0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)輸出 。 CLK 芯片時鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 圖 6 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 10 光敏電阻 5516 最大電壓（ Vdc）： 150 最大功耗（ mW）： 100 環(huán)境溫度（ 176。C ）： 30 ～ +70 光譜峰值（ nm）： 560 亮電阻（ 10Lux）（ KΩ） :5～ 10 暗電阻（ MΩ） : 響應(yīng)時間（ ms）：上升： 30，下降： 30 照度電阻特性： 2 【注】光敏電阻的照度特性是指在光照條件下，它的電阻的變化趨勢或是在電路中體現(xiàn)的電流的曲線變化。 11 4 硬件電路的設(shè)計 時鐘電路 與外部晶體相互配合，為單片機(jī)提供一個運(yùn)行時鐘。它給單片機(jī)的運(yùn)行頻率提供了一個基準(zhǔn)值，超出或者為 0 都會導(dǎo)致單片機(jī)運(yùn)行異常。 時鐘電路本身不會控制什么東西 ， 需要通過程序讓單片機(jī)根據(jù)時鐘做相應(yīng)的工作 。一般有外部和內(nèi)部兩種時鐘方式?，F(xiàn)在單片機(jī)技術(shù)更為成熟，其時鐘頻率也得到了相應(yīng)的提高。設(shè)計采用外部時鐘，接 XTAL1 和 XTAL2 兩個腳。時鐘電路如圖 7 所示。 圖 7 時鐘電路 復(fù)位電路 51單片機(jī)要復(fù)位只需要在第 9引腳接個高電平持續(xù) 2us就可以實(shí)現(xiàn) 。一般情況下，當(dāng)上電的時候，單片機(jī)會自動復(fù)位一次，同時可以通過按 鍵的斷開和閉合控制單片機(jī)的復(fù)位。 復(fù)位電路如下圖 8 所示 。 圖 8 復(fù)位電路 12 按鍵電路 按鍵輸入有 5 個按鍵組成，用來分別設(shè)置自動和手動模式、亮度的增加和減少。一次接在單片機(jī)的 ~ 口 。 按鍵電路如下圖 9 所示 。 圖 9 按鍵電路 顯示電路 顯示電路由 LCD1602 為顯示屏。連接時 VDD 端和 D0— D7 都需要加上拉電阻，同時 D0— D7 作為傳輸數(shù)據(jù)口與單片機(jī)的 P0 口連接， LCD1602 接線圖如圖 10 所示。 圖 10 顯示電路 人體熱釋電傳感器電路 13 人體會輻射紅外線，而熱釋電傳感器就能夠檢測紅外線，并能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成一個電平信號。 其安裝簡單 ， 配置成本低 ， 靈敏度較高 。而在實(shí)際使用時配上菲尼爾透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 以上。但是熱釋電傳感器也有其缺點(diǎn)，其信號變化較為緩慢，可以經(jīng)過一個信號處理電路，變成合適的數(shù)字信號，從而將這個信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。 由設(shè)計要求，其電路組成如圖 11 所示。 圖 11 人體熱釋電檢測電路的組成 電路如圖 12 所示（ OUT 輸出口接單片機(jī)的 口，會輸出一個高低電平）。 圖 12 人體感應(yīng) 仿真電路 LED 燈電路 由于設(shè)計需要調(diào)節(jié)色溫，那色溫又是什么？其實(shí)簡單來講，色溫就是燈具發(fā)出的光線顏色。因?yàn)椴煌h(huán)境、不同的場合需要選用不同的色溫，但是一款燈具只有一種色溫，想要調(diào)節(jié)就必須更換不同的色溫?zé)艟摺＿@里采用兩組 LED 燈，分別為黃色 LED燈和綠色 LED 燈，每組 5 個。通過光線的的混合來改變色溫。這樣既可以調(diào)節(jié)亮度，又能調(diào)節(jié)色溫。電路如圖 13 所示。 檢測對象 菲涅爾透鏡 熱釋電紅外傳感器 信號處理電路 Vm 14 圖 13 LED 燈電路 硬件連接及電路圖 設(shè)計主要以 ADC 采集模塊為主，輔以其它模塊，構(gòu)成一個完整的體系，組合一起實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的功能。 電路總體連接方式： （ 1） ADC0832 的連接方式： VCC 接電源輸入； CLK 為芯片時鐘信號輸入 ， 接單片機(jī)的 口； DI 和 DO 為數(shù)據(jù)信號的輸入和輸出，可以將其一起接單片機(jī)的 口； CS 為使能端，接單片機(jī)的 口；選用通道 CH1； GND 接地。 （ 2）將人體感應(yīng)模塊接單片機(jī)的 口。 （ 3）將十個 LED 燈分別接單片機(jī)的 口 。 15 5 軟件設(shè)計及仿真 軟件的總體設(shè)計 Proteus 是現(xiàn)在較為常用的 EDA 仿真軟件，其性價比和本身性能也極為出色。其使用遍及全球，經(jīng)過多年的實(shí)踐與完善，功能越發(fā)強(qiáng)大?？梢詫?shí)現(xiàn)原理圖的布置，電路仿真等。 通常所用的仿真一般由原理圖和相關(guān)程序組成。用 Proteus 繪制好仿真圖，導(dǎo)入Keil 編寫好的程序，就可進(jìn)行實(shí)時的仿真。具有較強(qiáng)的實(shí)用性和實(shí)時性。 系統(tǒng)的軟件執(zhí)行流程圖如下： 開 始L E D 初 始 化L E D 初 始 化 延 時主 按 鍵 是 否 按 下切 換 到 手 動 模 式L E D 燈 改 變 狀 態(tài)L C D 顯 示 相 關(guān) 信 息返 回進(jìn) 行 A D 轉(zhuǎn) 換判 斷 電 壓 值 大 小不 同 的 工 作 模 式N OY E S 圖 14 軟件執(zhí)行流程圖 ADC 控制程序的設(shè)計 ADC 控制是結(jié)合周圍環(huán)境光線強(qiáng)度將其轉(zhuǎn)換為電 壓值與程序預(yù)設(shè)的電壓值（閥值）做比較，通過比較實(shí)時的電壓值是否大于或者小于預(yù)設(shè)的閥值，再進(jìn)行下步工作。如果采集到的電壓大于程序預(yù)設(shè)的值， LED 燈就會自動增加點(diǎn)亮燈的個數(shù)。反之， LED就會關(guān)閉一些燈。在用 C 語言編程的時候，需要控制好其延時的時間，這樣 AD 轉(zhuǎn)換才能正常進(jìn)行。程序流程如圖 15 所示。 16 開 始定 義 A / D 轉(zhuǎn) 換 端 口 及 變 量給 出 通 道 地 址 并 鎖 存 ， 啟動 轉(zhuǎn) 換 A / D 轉(zhuǎn) 換是 否 完 成 轉(zhuǎn) 換讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果數(shù) 值 量 程 變 換返 回Y e sNo 圖 15 ADC 控制程序流程圖 LCD 顯示程序的設(shè)計 在對 LCD1602 編程時應(yīng)該對其初始化。其 RS 為寄存器選擇端，數(shù)據(jù)寄存器為高電平是選擇，指令寄存器為低電平時選擇。同時，在執(zhí)行指令時應(yīng)該對其進(jìn)行讀忙標(biāo)志。系統(tǒng)在上電的時候是自動模式，這時候 LCD 會進(jìn)行初始化。 LCD 顯示程序流圖如圖 16 所示。 開 始初 始 化延 時判 斷 是 否 有 鍵 按 下將 數(shù) 據(jù) 寫 入1 6 0 2延 時返 回顯 示確 定 鍵 值獲 取 a d 值顯 示Y e sN o 圖 16 顯示程序流程圖 17 按鍵程序的設(shè)計 設(shè)計中， LED 的點(diǎn)亮有兩種模式，分別為自動模式和手動模式。當(dāng)上電的時候?yàn)樽詣幽Ｊ?，同時可以根據(jù)需要通過按鍵切換到手動模式。在手動模式下，可以通過按鍵自由改變 LED 燈的狀態(tài)。按鍵程序流程圖如圖 17 所示。 開 始主 按 鍵 是 否 按 下切 換 到 手 動 模 式副 按 鍵 是 否 按 下延 時改 變 L E D 燈 狀 態(tài)返 回Y E SNOY E S由 外 界 光 照 強(qiáng) 度 自動 改 變 L E D 的 狀 態(tài)NO 圖 17 按鍵程序流程圖 延時程序的設(shè)計 延時函數(shù)，是每個程序不可缺少的一個環(huán)節(jié)。設(shè)計使用延時函數(shù)來設(shè)定顯示的延遲時間。這樣使 ADC0832 的轉(zhuǎn)換能在一定得時間內(nèi)完成，同時還能讓 LCD 穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。程序設(shè)計如下： void Delay1ms(unsigned int count) //延時 { unsigned int i,j。 for(i=0。icount。i++) for(j=0。j120。j++)。 } Proteus 仿真效果 仿真說明 仿真中設(shè)計了 5 個按鍵，分別為 SET、 BUT BUT BUT BUT4。其中 SET是設(shè)置按鍵，可以切換自動和手動兩種模式。 BUT1~BUT4 是手動模式下的色溫和亮度調(diào)節(jié)加減鍵 。