传感器课程设计 1

目录

1. 摘要 ................................................... 2 2. 系统总体设计方案 ....................................... 2

2.1设计要求 .......................................... 2 2.2总体框图 .......................................... 3 3. 系统硬件设计 ........................................... 3

3.1总体电路图 ........................................ 3 3.2组成模块介绍 ...................................... 4 4. 元件清单 ............................................... 6 5. 系统调试与测量结果 ..................................... 6

5.1程序流程图 ........................................ 6 5.2程序代码 .......................................... 7 6. 测量结果分析 .......................................... 11 7. 心得体会 .............................................. 11 8. 参考文献 .............................................. 12

基于光敏电阻的简易传感器

——光感自动控制百叶窗

1. 摘要

本设计题目是光感自动控制百叶窗，用光照的强弱来改变光敏电阻的阻值大小，采用了MS-C51单片机为主控制电路，用数码管显示光照强度值, 进而控制步进电动机控制百叶窗的旋转包括正转、反转和暂停。本设计电路各个部分电路的设计原理及功能都能实现，要求对各种基本的电子元器件，电阻、电容、二极管、三极管等熟悉，掌握Proteus 仿真软件的运用、Protel 99 SE工具软件等绘图软件，并加以运用。用单片机内部的AD 转换实现模拟转化为数字量，通过编程控制各个外围电路并实现其功能。本设计具有有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等特点。

单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于各领域各方面。本次设计是以单片机为核心，加上其他器件，设计电路来实现百叶窗的控制。

2. 系统总体设计方案

2.1设计要求

单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于各领域各方面。本次设计是以单片机为核心，加上其他器件，设计电路来实现百叶窗的控制。

利用光敏电阻与标准电阻串联输入模拟信号，通过ADC0809芯片转换成数字信号传送给单片机，通过单片机处理并控制LCD 显示当前的测量光强值，以及输出步进电动机的驱动信号，再利用达林顿管ULN2003提高单片机的输出功率驱动步进电动机。

2.2总体框图

3. 系统硬件设计

3.1总体电路图

3.2组成模块介绍

单片机：AT89C51是一种带4K 字节

FLASH

存储器（FPEROM —Flash

Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

AD 转换模块：将光敏电阻用滑动变阻器代替。R10为标准10K 电阻，RV1为

10K 滑动变阻器，以代替光敏电阻仿真。由于仿真软件只支持ADC0808芯片仿真，故在仿真时使用此芯片，实际电路板中选用了ADC0808。处于实际电路板焊接时候引脚选用方便考虑，选用IN7输出口。即将模拟输入选择口ADD A、ADD B、ADD C接入VCC 。处于实际电路焊接考虑，将ST 接入P3.0口，EOC 接入P3.1口，OE 接入P3.2口，CLK 接入P3.3口，具体电路如右图。

步进电动机驱动：如果直接用单片机驱动步进电动机，因为单片机的输出电

流太低，功率不够，无法驱动步进电动机，故接入达林顿管ULN2003来增加输出功率，处于实际电路焊接考虑，使用P3.4~P3.7端口。电路如下图

暂停控制：用开关控制，开关

闭合时步进电动机暂停，LCD 显示暂停状态（*字符），但依旧可以测量出光强值。

LCD 显示：LCD 接口如图所示，

由于单片机P0口和P2口在单片机的右边，故将LCD 的输入口和控制口分别接入P0和P2口，由于P0口无上拉电阻，故接入LCD 时接入一排上拉电阻。如右图

4. 元件清单

5. 系统调试与测量结果

5.1程序流程图

5.2程序代码

#include unsigned char get_data; unsignedint temp;

unsigned char code tab1[]="welcome on!";

unsigned char code tab2[]="light:"; unsigned char code tab3[]="mcd"; sbit ST = P3^0; sbit EOC= P3^1; sbit OE = P3^2; sbit CLK= P3^3; sbit A1 = P3^5; sbit B1 = P3^6; sbit C1 = P3^7; sbit D1 = P3^4; sbit RS = P2^0; sbit RW = P2^1; sbit E = P2^2; sbit key= P2^4;

#define r1 {A1=1;B1=1;C1=1;D1=0;} #define r2 {A1=1;B1=1;C1=0;D1=0;} #define r3 {A1=1;B1=1;C1=0;D1=1;} #define r4 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=1;} #define r5 {A1=1;B1=0;C1=1;D1=1;} #define r6 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=1;}

#define r7 {A1=0;B1=1;C1=1;D1=1;} #define r8 {A1=0;B1=1;C1=1;D1=0;} void timer() { TMOD=0x10; TH0=(65536-190)/256; TL0=(65536-190)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;

}

void delay(unsigned int t) { inti,j; for(i=t;i>0;i--) for(j=112;j>0;j--);

}

writecom(unsigned char com) { RS=0; RW=0; P0=com; E=0; delay(1);

E=1;

delay(1); E=0;

}

writedata(unsigned char date) { RS=1; RW=0; P0=date; E=0; delay(1); E=1; delay(1); E=0;

}

voidwritecount(unsigned int Data) { switch(Data) { case 0: writedata(0x30);break; case 1: writedata(0x31);break; case 2: writedata(0x32);break; case 3: writedata(0x33);break; case 4: writedata(0x34);break; case 5: writedata(0x35);break; case 6: writedata(0x36);break; case 7: writedata(0x37);break; case 8: writedata(0x38);break; case 9: writedata(0x39);break; }

}

voidbujin(unsigned intpd) { if(pd) {

r1 delay(5); r2 delay(5); r3 delay(5); r4 delay(5); r5 delay(5); r6 delay(5); r7 delay(5); r8 delay(5);

} else { r8 delay(5); r7 delay(5); r6

delay(5);

r5 delay(5); r4 delay(5); r3 delay(5); r2 delay(5); r1 delay(5);

};

}

voiddisp(unsigned int a) { unsignedint c; a*=4; writecom(0xc0+7); writecount(a/1000); writecom(0xc0+8); writecount(a%1000/100); writecom(0xc0+9); writecount(a%100/10); writecom(0xc0+10); writecount(a%10); writecom(0xc0+11); for(c=0;c

}

pduan(unsigned int a)

{ unsignedint x; if(a

} main() { unsignedint compare=0; unsignedintdji;

unsignedinti,j,k; writecom(0x38); writecom(0x0c); writecom(0x06); writecom(0x80+1); for(i=0;i

while(1) { ST=0; OE=0;

ST=1;

ST=0;

while(EOC==0); OE=1; get_data=P1; OE=0; temp=get_data;

disp(temp); dji=pduan(temp); writecom(0x80+14); writedata(0x2a); if(key) { writecom(0x80+14); writedata(0x20); if(dji>compare) {

for(k=25*(dji-compare);k>0;k--)

bujin(0);

compare=dji;

}

else if(dji

for(k=25*(compare-dji);k>0;k--)

bujin(1);

compare=dji;

}

else compare=dji;

};

};

}

void t0(void) interrupt 1 using 0 { TH0=(65536-190)/256; TL0=(65536-190)%256; CLK=~CLK;

}

6. 测量结果分析

当光敏电阻受光照强度的不同时电阻值改变，进而改变步电机的转速与方向，是室内的采光程度最好。

如果想自己手动改变采光度，停止步电机的工作可以关闭开关。

7. 心得体会

通过这一次的电路设计，掌握了LCD 液晶显示、AD 转换和步进电动机驱动的方法，对单片机运用技术又有了进一步的提高。单片机可以驱动电路和实现的功能多种多样，对单片机的灵活运用显然还欠缺许多知识，但经过这次的课程设计，相信对单片机的各方面可以慢慢学习渗透，将其融会贯通。

仿真时LCD 无任何字符显示，检查源程序的LCD 初始化是否正确，修改错误，重新载入源程序仿真。

11

显示的转换数据为错乱数据，网上查阅ADC0809芯片功能书发现改芯片的输出口与IO 口的高低位相反，OUT0~OUT7为高位到低位，恰与我们平时定义的相反。

8. 参考文献

《传感器与检测技术》陈杰黄鸿编著

《基于单片机的百叶窗设计》网络文献

《单片机应用实例》网络文献

《沈阳理工大学传感器实验指导书》刘军冯艳君编著

12

目录

1. 摘要 ................................................... 2 2. 系统总体设计方案 ....................................... 2

2.1设计要求 .......................................... 2 2.2总体框图 .......................................... 3 3. 系统硬件设计 ........................................... 3

3.1总体电路图 ........................................ 3 3.2组成模块介绍 ...................................... 4 4. 元件清单 ............................................... 6 5. 系统调试与测量结果 ..................................... 6

5.1程序流程图 ........................................ 6 5.2程序代码 .......................................... 7 6. 测量结果分析 .......................................... 11 7. 心得体会 .............................................. 11 8. 参考文献 .............................................. 12

基于光敏电阻的简易传感器

——光感自动控制百叶窗

1. 摘要

本设计题目是光感自动控制百叶窗，用光照的强弱来改变光敏电阻的阻值大小，采用了MS-C51单片机为主控制电路，用数码管显示光照强度值, 进而控制步进电动机控制百叶窗的旋转包括正转、反转和暂停。本设计电路各个部分电路的设计原理及功能都能实现，要求对各种基本的电子元器件，电阻、电容、二极管、三极管等熟悉，掌握Proteus 仿真软件的运用、Protel 99 SE工具软件等绘图软件，并加以运用。用单片机内部的AD 转换实现模拟转化为数字量，通过编程控制各个外围电路并实现其功能。本设计具有有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等特点。

单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于各领域各方面。本次设计是以单片机为核心，加上其他器件，设计电路来实现百叶窗的控制。

2. 系统总体设计方案

2.1设计要求

单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于各领域各方面。本次设计是以单片机为核心，加上其他器件，设计电路来实现百叶窗的控制。

利用光敏电阻与标准电阻串联输入模拟信号，通过ADC0809芯片转换成数字信号传送给单片机，通过单片机处理并控制LCD 显示当前的测量光强值，以及输出步进电动机的驱动信号，再利用达林顿管ULN2003提高单片机的输出功率驱动步进电动机。

2.2总体框图

3. 系统硬件设计

3.1总体电路图

3.2组成模块介绍

单片机：AT89C51是一种带4K 字节

FLASH

存储器（FPEROM —Flash

Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

AD 转换模块：将光敏电阻用滑动变阻器代替。R10为标准10K 电阻，RV1为

10K 滑动变阻器，以代替光敏电阻仿真。由于仿真软件只支持ADC0808芯片仿真，故在仿真时使用此芯片，实际电路板中选用了ADC0808。处于实际电路板焊接时候引脚选用方便考虑，选用IN7输出口。即将模拟输入选择口ADD A、ADD B、ADD C接入VCC 。处于实际电路焊接考虑，将ST 接入P3.0口，EOC 接入P3.1口，OE 接入P3.2口，CLK 接入P3.3口，具体电路如右图。

步进电动机驱动：如果直接用单片机驱动步进电动机，因为单片机的输出电

流太低，功率不够，无法驱动步进电动机，故接入达林顿管ULN2003来增加输出功率，处于实际电路焊接考虑，使用P3.4~P3.7端口。电路如下图

暂停控制：用开关控制，开关

闭合时步进电动机暂停，LCD 显示暂停状态（*字符），但依旧可以测量出光强值。

LCD 显示：LCD 接口如图所示，

由于单片机P0口和P2口在单片机的右边，故将LCD 的输入口和控制口分别接入P0和P2口，由于P0口无上拉电阻，故接入LCD 时接入一排上拉电阻。如右图

4. 元件清单

5. 系统调试与测量结果

5.1程序流程图

5.2程序代码

#include unsigned char get_data; unsignedint temp;

unsigned char code tab1[]="welcome on!";

unsigned char code tab2[]="light:"; unsigned char code tab3[]="mcd"; sbit ST = P3^0; sbit EOC= P3^1; sbit OE = P3^2; sbit CLK= P3^3; sbit A1 = P3^5; sbit B1 = P3^6; sbit C1 = P3^7; sbit D1 = P3^4; sbit RS = P2^0; sbit RW = P2^1; sbit E = P2^2; sbit key= P2^4;

#define r1 {A1=1;B1=1;C1=1;D1=0;} #define r2 {A1=1;B1=1;C1=0;D1=0;} #define r3 {A1=1;B1=1;C1=0;D1=1;} #define r4 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=1;} #define r5 {A1=1;B1=0;C1=1;D1=1;} #define r6 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=1;}

#define r7 {A1=0;B1=1;C1=1;D1=1;} #define r8 {A1=0;B1=1;C1=1;D1=0;} void timer() { TMOD=0x10; TH0=(65536-190)/256; TL0=(65536-190)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;

}

void delay(unsigned int t) { inti,j; for(i=t;i>0;i--) for(j=112;j>0;j--);

}

writecom(unsigned char com) { RS=0; RW=0; P0=com; E=0; delay(1);

E=1;

delay(1); E=0;

}

writedata(unsigned char date) { RS=1; RW=0; P0=date; E=0; delay(1); E=1; delay(1); E=0;

}

voidwritecount(unsigned int Data) { switch(Data) { case 0: writedata(0x30);break; case 1: writedata(0x31);break; case 2: writedata(0x32);break; case 3: writedata(0x33);break; case 4: writedata(0x34);break; case 5: writedata(0x35);break; case 6: writedata(0x36);break; case 7: writedata(0x37);break; case 8: writedata(0x38);break; case 9: writedata(0x39);break; }

}

voidbujin(unsigned intpd) { if(pd) {

r1 delay(5); r2 delay(5); r3 delay(5); r4 delay(5); r5 delay(5); r6 delay(5); r7 delay(5); r8 delay(5);

} else { r8 delay(5); r7 delay(5); r6

delay(5);

r5 delay(5); r4 delay(5); r3 delay(5); r2 delay(5); r1 delay(5);

};

}

voiddisp(unsigned int a) { unsignedint c; a*=4; writecom(0xc0+7); writecount(a/1000); writecom(0xc0+8); writecount(a%1000/100); writecom(0xc0+9); writecount(a%100/10); writecom(0xc0+10); writecount(a%10); writecom(0xc0+11); for(c=0;c

}

pduan(unsigned int a)

{ unsignedint x; if(a

} main() { unsignedint compare=0; unsignedintdji;

unsignedinti,j,k; writecom(0x38); writecom(0x0c); writecom(0x06); writecom(0x80+1); for(i=0;i

while(1) { ST=0; OE=0;

ST=1;

ST=0;

while(EOC==0); OE=1; get_data=P1; OE=0; temp=get_data;

disp(temp); dji=pduan(temp); writecom(0x80+14); writedata(0x2a); if(key) { writecom(0x80+14); writedata(0x20); if(dji>compare) {

for(k=25*(dji-compare);k>0;k--)

bujin(0);

compare=dji;

}

else if(dji

for(k=25*(compare-dji);k>0;k--)

bujin(1);

compare=dji;

}

else compare=dji;

};

};

}

void t0(void) interrupt 1 using 0 { TH0=(65536-190)/256; TL0=(65536-190)%256; CLK=~CLK;

}

6. 测量结果分析

当光敏电阻受光照强度的不同时电阻值改变，进而改变步电机的转速与方向，是室内的采光程度最好。

如果想自己手动改变采光度，停止步电机的工作可以关闭开关。

7. 心得体会

通过这一次的电路设计，掌握了LCD 液晶显示、AD 转换和步进电动机驱动的方法，对单片机运用技术又有了进一步的提高。单片机可以驱动电路和实现的功能多种多样，对单片机的灵活运用显然还欠缺许多知识，但经过这次的课程设计，相信对单片机的各方面可以慢慢学习渗透，将其融会贯通。

仿真时LCD 无任何字符显示，检查源程序的LCD 初始化是否正确，修改错误，重新载入源程序仿真。

11

显示的转换数据为错乱数据，网上查阅ADC0809芯片功能书发现改芯片的输出口与IO 口的高低位相反，OUT0~OUT7为高位到低位，恰与我们平时定义的相反。

8. 参考文献

《传感器与检测技术》陈杰黄鸿编著

《基于单片机的百叶窗设计》网络文献

《单片机应用实例》网络文献

《沈阳理工大学传感器实验指导书》刘军冯艳君编著

12


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