【文章內(nèi)容簡介】 受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 [8]?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ⒘蚧k、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器” ，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。這里選用 Ф3 系列的 GL3526，如圖 傳感器電路所示。圖 傳感器電路應(yīng)用光控原理工作，天亮窗簾自動(dòng)打開，天黑窗簾自動(dòng)關(guān)閉。由運(yùn)放組成比較電路，同向輸入端有兩個(gè)電阻分壓得到一個(gè)電壓值，作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而反相輸入端用一個(gè)光敏電阻對(duì)外部環(huán)境的光線進(jìn)行采集，利用光敏電阻暗時(shí)電阻大，亮?xí)r電阻小的特點(diǎn)，來確定反向輸入端的電壓值。再兩者進(jìn)行比較，比較后的信號(hào)再送入單片機(jī) 89C2051 的 P0 口，從而通過單片機(jī)來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。來實(shí)現(xiàn)天亮窗簾自動(dòng)打開，天黑窗簾自動(dòng)關(guān)閉這一自動(dòng)控制功能。 A/D 轉(zhuǎn)換電路A/D 轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。在選擇 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，先要確定 A/D 轉(zhuǎn)換的位數(shù)，該設(shè)計(jì)運(yùn)用的是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808，A/D 轉(zhuǎn)換誤的位數(shù)確定與整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)所需測(cè)量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號(hào)預(yù)處理電路精度 A/D 轉(zhuǎn)換器以及輸出電路等。本次設(shè)計(jì)使用 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808。關(guān)于 ADC0808 的介紹： ADC0808 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8 位開關(guān)樹型 D/A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0808 可處理 8 路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11輸入輸出與 TTL 兼容。ADC0808 與 MCS51 單片機(jī)的連接如圖 所示。圖 ADC0808 轉(zhuǎn)換A/D 轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定 A/D 轉(zhuǎn)換完成。因?yàn)橹挥写_定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才進(jìn)行傳送。為此可采用以下三種方式： （1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種 A 時(shí)子程序。A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后，就調(diào)動(dòng)這個(gè)子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。接著，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 ADC0808 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128us，相當(dāng)于6MHZ 的 MCS51 單片機(jī)共 60 個(gè)機(jī)器周期?？筛鶕?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延了。（2）查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片表明有轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0808 的 E 端，因此 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12可以通過查詢方式用軟件測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，則進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式中斷方式 ADC0808 與 8031 的中斷方式接口電路只需將 0808 的 EOC 端經(jīng)過一非門連接到 8031 的 INTl 端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省 CPU 的時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC 發(fā)出一個(gè)脈沖向單片機(jī)提出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，由外部中斷 1 的中斷服務(wù)程序讀 A/D 結(jié)果，并啟動(dòng) 0808 的下一次轉(zhuǎn)換，外部中斷 1 采用邊沿觸發(fā)方式。設(shè)計(jì)中用單片機(jī)啟動(dòng) ADC0808 后，延時(shí) 130us，就可以讀取正確的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。下面簡要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn)：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型。積分型 AD 工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間 (脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率)，然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片 AD 轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。 逐次比較型 AD 由一個(gè)比較器和 DA 轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從 MSB開始，順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置 DA 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng) n 次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辯率（12 位） 時(shí)價(jià)格便宜，但高精度（12 位）時(shí)價(jià)格很高。 串并行比較型 AD 結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由 2 個(gè)n/2 位的并行型 AD 轉(zhuǎn)換器配合 DA 轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn) AD 轉(zhuǎn)換的叫做 （Multistep / Subrangling）型 AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線（Pipelined ）型 AD，現(xiàn)代的分級(jí)型 AD 中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD 速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小 [9]。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)(Programming)是指設(shè)計(jì)、編制、調(diào)試程序的方法和過程 [10]。它是目標(biāo)明確的智力活動(dòng)。在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件也占有重要的地位。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。把一個(gè)程序分成具有多個(gè)明確任務(wù)的程序模塊，分別編制、調(diào)試后再把它們連接在一起形成一個(gè)完整的程序，這樣的程序設(shè)計(jì)方法稱為模塊化程序設(shè)計(jì)。所謂“模塊” ，實(shí)質(zhì)上就是能完成一定功能，并相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法稱為模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）程序的易讀性好；（2）程序的修改可局部化；（3）模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用；（4）模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。 主程序設(shè)計(jì)程序的編寫是該系統(tǒng)重要的部分，如圖 所示。如果軟件編寫的科學(xué)就能體現(xiàn)出該系統(tǒng)功能的完整性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。只有軟件和硬件都正確才能使電路正常工作達(dá)到我們想要的效果。本系統(tǒng)的軟件編程部分的編寫主要分為LCDLM016L 顯示程序、時(shí)鐘芯片 DS1302 控制程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序這三大類來闡述 [11]。對(duì) DS1302 芯片進(jìn)行初始化,I2C 總線進(jìn)行單字節(jié)數(shù)據(jù)讀寫傳送、多字節(jié)數(shù)據(jù)讀寫傳送；控制程序,根據(jù)解碼得到的結(jié)果去執(zhí)行需要的操作。開窗簾、關(guān)窗簾、停止移動(dòng)、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)時(shí)間、調(diào)節(jié)開窗簾時(shí)間、調(diào)節(jié)關(guān)窗簾時(shí)間、時(shí)間增加、時(shí)間減小、開關(guān)自動(dòng)開關(guān)簾、開關(guān)自動(dòng)關(guān)窗簾；顯示電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示、開窗簾調(diào)時(shí)顯示、關(guān)窗簾調(diào)時(shí)顯示。圖 程序總圖 DS1302 的控制程序DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位 MSB(D7)必須為邏輯 1，如果 D7=0，則禁止寫 DS1302，即寫保護(hù)；D6=0 ，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定 RAM 數(shù)據(jù)；D5～D1 指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位 LSB(D0)為邏輯 0，指定寫操作(輸入)， D0=1，指定讀操作(輸出)。在 DS1302 的時(shí)鐘日歷或 RAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1302 必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8 位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下 2 個(gè)SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下 8 個(gè) SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類: 一類是單個(gè) RAM 單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操關(guān)中斷設(shè)置堆棧復(fù)位，初始化按鍵處理簡碼分析顯示設(shè)定時(shí)間開始計(jì)時(shí)有鍵操作？到點(diǎn)了？命令鍵設(shè)定鍵電機(jī)工作電機(jī)停止工作完成？電機(jī)控制鍵 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié)。 數(shù)據(jù)輸入時(shí)，時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)必須有效，數(shù)據(jù)的輸出在時(shí)鐘的下降沿。如果為低電平,那么所有的數(shù)據(jù)傳送將被中止且 I／0 引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。上電時(shí)，在Vcc 伏之前， 必須為邏輯 0。當(dāng)把驅(qū)動(dòng)至邏 輯 1 狀態(tài)時(shí)，SCLK 必須為邏輯0。單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入跟隨在寫命令字節(jié)的 8 個(gè) SCLK 周期之后，在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。DS1302 的讀寫時(shí)序如圖 所示。圖 DS1302 讀、寫時(shí)序 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16讀取實(shí)時(shí)時(shí)間過程流程如框圖 所示：開始變量初始化使 DS1302 不具備寫保護(hù)復(fù)位后產(chǎn)生一個(gè)高電平寫 DS1302 地址地址增加向該地址寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是否寫完復(fù)位后產(chǎn)生一個(gè)高電平寫 DS1302 地址地址增加將該地址數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)是否讀完傳輸數(shù)據(jù)NYNY圖 DS1302 流程圖 顯示程序顯示程序開始后，起始地址 60H 發(fā)送到 R0，01H 發(fā)送至顯示位代碼 R2，再將位代碼發(fā)送到單片機(jī) A 口，單片機(jī)取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換成顯示代碼發(fā)送至單片機(jī)B 口，延時(shí) 2ms，指針 R0 加 1，然后判斷 6 顯示是否完成。如果完成則返回，沒完成則位代碼 R2 左移一位，繼續(xù)顯示查表，一直到 6 位顯示完成后返回。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17顯示流程如圖 所示： 顯示流程圖 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序AT24C02 支持 IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 IC，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端A0、A1 和 A2 可以實(shí)現(xiàn)將最多 8 個(gè) AT24C02 器件連接到總線上，如圖 總線時(shí)序采樣圖。I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。它通過 SDA（串行數(shù)據(jù)線）及 SCL（串行時(shí)鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。AT24C02 的 3 腳是三條地址線 [12]，用于確定芯片的硬件地址（實(shí)驗(yàn)板中直接接地只有一塊器件） ；第 8 腳和第 4 腳分別為正、負(fù)電源。第 5 腳 SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向 I2C 總線串行傳送，SDA 和 SCL 都需要和正電源間各接一個(gè) 的電阻上拉。第 7 腳為 WP 寫保護(hù)端，接地時(shí)允許芯片執(zhí)行一般的讀寫操作，如圖 寫周期時(shí)序圖。接電源端時(shí)不允許對(duì)器件寫。 24C02 中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)NNYY02H 為 1 否 顯示開窗簾時(shí)間定時(shí)計(jì)數(shù)器 1 中斷03H 為 1 否 顯示關(guān)窗簾時(shí)間顯示正常時(shí)間中斷返回 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18加 1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá) 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，如圖 開始、停止時(shí)序圖。圖 總線時(shí)序 圖 寫周期時(shí)序 圖 起始/停止時(shí)序 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19AT24C02 讀寫操作流程圖如圖 所示： 圖 AT24C02 讀寫操作流程圖產(chǎn)生啟動(dòng)條件給出從地址等待接收確認(rèn)給出數(shù)據(jù)地址等待接收確認(rèn)寫入接收數(shù)據(jù)等待接收確認(rèn)產(chǎn)生啟動(dòng)條件給出從地址等待接收確認(rèn)不做應(yīng)答產(chǎn)生停止條件產(chǎn)生應(yīng)答是否最后字節(jié)接收 1 字節(jié)數(shù)據(jù)產(chǎn)生停止條件NY寫操作流程讀操作流程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20第 5 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 proteus 仿真平臺(tái)在該設(shè)計(jì)中，利用 Proteus 軟件進(jìn)行仿真。Proteus 是英國