基于單片機的光控路燈設(shè)計含程序和仿真圖-在線瀏覽
2024-08-07 19:30本頁面
【正文】 度弱到使光敏電阻阻值大于等于 200 歐的時候，LED 燈會自動開啟；小于 200 歐的時候，自動關(guān)閉。 工作原理本設(shè)計是以光敏電阻可以根據(jù)外界光線的強度而改變自身阻值的特性（光線越強，阻值越??；光線越弱，阻值越大）為基礎(chǔ)設(shè)計的光控路燈自動化控制系統(tǒng)。該設(shè)計主要由六個模塊構(gòu)成：1) 光敏電阻感應模塊2) AD/DA 轉(zhuǎn)換模塊3) IIC 總線模塊4) LED 燈模塊5) 數(shù)碼管顯示模塊6) 單片機最小化系統(tǒng)模塊其流程為：光敏電阻讀取外界光線的強度，通過 ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)編碼傳輸給單片機，單片機接收、處理、輸出數(shù)據(jù)使得七段數(shù)碼管顯示出數(shù)據(jù)（當前光敏電阻的阻值） 。其系統(tǒng)框圖如下： 晶振電路路振光敏輸入單片機主要程序 數(shù)碼管顯示輸出LED 燈 亮滅輸出（系統(tǒng)框圖）三、 主要電路模塊的實現(xiàn)方案比較及選擇 光敏電阻感應模塊與 AD/DA 轉(zhuǎn)換模塊所謂的 AD/DA 轉(zhuǎn)換就是模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換，該設(shè)計中我們涉及到的是ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換） 。這里該設(shè)計利用 PCF8591 來實現(xiàn) ADC 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的功能和連接 IIC 總線的功能。2) SDA 為 IIC 總線數(shù)據(jù)輸入輸出端3) SDL 為 IIC 總線時鐘輸入端4) VREF 為基準電壓輸入端其原理為：光敏電阻通過感應外界的光線強度獲得數(shù)據(jù)，通過 PCF8591 的ANI0 端口（數(shù)據(jù)輸入端口）輸入數(shù)據(jù)，進行 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）將感應數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。而 IIC 總線具有簡單、有效、高性能優(yōu)點。因此得到廣泛應用。因此在這里我們便采用 AT24C02 來實現(xiàn) IIC 總線的 EEPROM 功能。其引腳：a) SDA 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端，是一個雙向漏極開路結(jié)構(gòu)的引腳，這里作為IIC 總線數(shù)據(jù)輸入輸出端。寫入數(shù)據(jù)時，上升沿有效；讀出數(shù)據(jù)時，下降沿有效。適用于面向總線的三態(tài)輸出。利用 74HC573 的鎖存功能，使其 LE 端口接單片機。使得 LED 燈和七段數(shù)碼管不會一直亮滅亮滅的閃。c) 當 OE 為低電平時，8 個鎖存器的內(nèi)容可被正常輸出；d) 當 OE 為高電平時，輸出進入高阻態(tài)。編寫出相應的控制程序便可以跟外圍電路很好的組合成功能復雜的系統(tǒng)。b) 9 腳為單片機的復位引腳；當復位引腳出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期的高點平時，單片機復位。單個模塊其功能相對會比較簡單、單一，但將一些模塊合理的串接起來就可以實現(xiàn)復雜的功能。 其連接方式：1) 光敏電阻通過感應外界的光線強度，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號，利用 PCF8591的 AIN0 模擬信號輸入端，將模擬數(shù)據(jù)輸入到 PCF8591。并根據(jù)單片機對 SCL（IIC 總線時鐘輸入端）高低電平的控制，利用SDA（IIC 總線數(shù)據(jù)輸入輸出端）將數(shù)據(jù)傳輸至 IIC 總線的緩存元件AT24C02 使其行使 EEPROM 功能。寫入數(shù)據(jù)時，上升沿有效；讀出數(shù)據(jù)時，下降沿有效。4) AT24C02 在 SCL 為下降沿的時候通過 SDA 端將緩存的數(shù)據(jù)傳輸給單片機。當 LE 為高電平時，數(shù)據(jù)從 Dn 輸入到鎖存器；當 LE 為低電平時，鎖存器存儲 D 輸入上的信息一段就緒時間直到 LE 的下降沿來臨。6) 單片機通過處理數(shù)據(jù)，判斷 LED 燈模塊該亮還是該滅，并輸出數(shù)據(jù)到 LED燈模塊和七段數(shù)碼管模塊所連接的 74HC573 的 Dn 端口。其模塊連接流程圖：光敏電阻感應模塊AD/DA 轉(zhuǎn)換模塊IIC 總線模塊單片機模塊數(shù)碼管顯示模塊 LED 燈模塊電路總圖如下：五、 系統(tǒng)的軟件設(shè)計啟動該程序，接收光敏電阻傳輸進來的模擬數(shù)據(jù)，啟動 ADC 轉(zhuǎn)換程序?qū)⒛M數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，并啟動 IIC 總線控制程序?qū)?shù)據(jù)緩存到 AT24C02 中，利用單片機編程對數(shù)據(jù)進行處理和傳輸?shù)目刂?，使得整個系統(tǒng)可以很好的相互協(xié)調(diào)運行。對于 IIC 總線， 、AD/DA 轉(zhuǎn)換程序主要利用的是對 PCF8591 和 AT24C02的 SDA、SCL 端口的輸入電平來實現(xiàn)程序的啟動和關(guān)閉，以此達到控制數(shù)據(jù)的輸出和輸入的功能；通過對 74HC573 的 LE 端口電平的輸入控制，來達到 LED燈和七段數(shù)碼管顯示時間的延遲，防止其一閃一閃的。當 SDA 端口由從高到低一次跳變，IIC 通信開始。當 SDA 由低到高的一次跳變，IIC 通信結(jié)束。利用單片機的編程控制 和 端口高低電平的輸入就可以控制 ADC 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出延遲時間和IIC 總線緩存區(qū)的數(shù)據(jù)輸入單片機中或者單片機反饋的數(shù)據(jù)輸入到緩存區(qū)里面。其端口 LE 接單片機的 跟 ，利用單片機的編程來控制 跟 端口高低電平的輸出，以控制 74HC573 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?LED 燈跟七段數(shù)碼管的延遲時間，防止LED 燈和七段數(shù)碼管的閃動。判斷當百位〉=2 的時候 LED 燈亮起來；判斷〈2 的時候 LED 燈就滅掉。還有延遲函數(shù)，可以設(shè)定顯示函數(shù)的延遲時間。還有數(shù)據(jù)的發(fā)送接收函數(shù)與顯示函數(shù)。本系統(tǒng)的軟件執(zhí)行流程圖如下：光敏電阻感應外界光線強度通過 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)七段數(shù)碼管顯示出當前光敏電阻阻值LED 燈亮 LED 燈不亮啟動系統(tǒng)YES NO實行判斷程序，判斷LED 燈是否開啟？啟動 IIC 總線程序進行數(shù)據(jù)緩存單片機啟動動態(tài)接收數(shù)據(jù)程序中斷程序開啟判斷程序啟動啟動 IIC 總線數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)單片機處理數(shù)據(jù)啟動結(jié)束 IIC 總線程序單
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