51单片机实训（一）

2024-06-13 05:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录前言一、项目概述1.1 系统概述1.2 功能设计二、项目硬件设计2.1 AT89C51单片机最小系统2.2 外设电路三、项目软件设计3.1 程序代码设计四、项目调试与分析4.1 Proteus 仿真调试4.2 结果分析总结附录

前言大家好，我是三🐎！这是我51单片机专栏的第三篇文章，本文将完整地分享一个小项目————基于Proteus的光控灯。一、项目概述 1.1 系统概述

本文针对目前长时间照明，造成能源浪费的问题，设计一种基于Proteus的光控灯。要求该系统能够实时监测室内的光照变化，能够在光照正常、光照较强时关闭灯光，光照弱时自动打开灯光，提供照明。同时，在光照超过一定阈值时，开启蜂鸣器，实现报警功能。

1.2 功能设计

根据以上的需求分析需要如下几个关键模块：光照测量模块、指示灯模块、照明模块、显示模块和报警模块。

光照测量模块：在光照检测电路部分，可以通过调节光照强度来模拟实际光照情况，改变光敏电阻阻值，控制LED灯的亮与灭。指示灯和报警模块：系统检测到光照强度高于某一确定值K1时，可以实现蜂鸣器报警，提醒用户此时光照过强，档位指示灯黄灯亮起，表示强档；光照强度低于另一确定值K2时，档位指示灯绿灯亮起，表示弱档，蜂鸣器不启动；光照强度在K1~K2之间时，档位指示灯蓝灯亮起，表示中档。显示模块：采用共阴极数码管显示光照强度，可以直观地告诉用户此时的光照情况。照明模块：当系统位于高档和中档时，LED灯不亮；当系统位于弱档时，LED灯亮，实现照明功能。

系统整体方案设计如下图所示：

在这里插入图片描述

二、项目硬件设计

本系统的硬件设计包括AT89C51控制器核心电路以及外设电路设计，光照测量电路设计、指示灯电路设计、照明电路、报警电路和显示模块电路设计，并在Proteus仿真软件上设计系统的仿真电路。

2.1 AT89C51单片机最小系统

单片机最小系统电路，又称最小应用电路，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，AT89C51的最小系统电路主要由单片机、晶振电路、复位电路组成。如下图所示：

在这里插入图片描述

2.2 外设电路光照检测模块光照检测模块核心部分为光敏电阻和ADC0832芯片，通过调节光照，改变光敏电阻阻值大小，通过A/D转换，实现光照检测。

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指示灯模块当系统数码管显示数值大于30时，系统置于强档，黄灯亮；数码管显示数值大于20且能小于等于30时，系统置于中档，蓝灯亮；数码管显示数值小于等于20时，系统置于弱档，绿灯亮。

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照明模块当光控灯系统置于弱档时，LED灯亮，实现照明功能。

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报警模块当光控灯系统置于强档时，LED黄灯亮，关闭照明功能，开启蜂鸣器，实现报警功能。但可以通过按钮S2关闭蜂鸣器报警。

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显示模块单片机读取ADC,将模拟信号转化成数字信号，通过共阴极数码管显示不同时刻的光照强度，可以让用户直观地看到此时的光照情况。

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三、项目软件设计

本系统的软件代码设计采用Keil uVision4编写。利用基于Proteus仿真软件的单片机设计流程对系统进行仿真测试，通过向单片机中烧录编写的程序，来实现系统所需要完成的全部功能。程序首先完成初始化过程，通过调节光照，改变光敏电阻阻值，然后根据光照强度来实现LED灯的亮与否以及蜂鸣器报警。基于Proteus的光控灯系统软件流程如图所示。在这里插入图片描述

3.1 程序代码设计光照检测模块

光照检测模块采用LDR光敏电阻以及ADC0832芯片，系统开机运行后先对单片机进行初始化，然后单片机通过光照检测读取ADC,将模拟信号转化成数字信号，从而得到当前光照强度并在共阴极数码管上显示。具体ADC()函数程序代码如下：

unsigned char ADC() //通道ch0 { unsigned char temp0,temp1,i; CS=1; //一个转换周期开始 CLK=0; //为第一个脉冲做准备 _nop_(); _nop_(); //空操作两个机械周期 CS=0; //片选使能，低电平芯片使能，芯片开始工作 temp0=0; temp1=0; _nop_(); _nop_(); DI=1; //开始位,开始转换 _nop_(); _nop_(); CLK=1; //第一个脉冲 _nop_(); _nop_(); CLK=0; //第一个脉冲的下降沿，之前DI为高电平 _nop_(); _nop_(); DI=0; _nop_(); _nop_(); //选择通道CH0，在第2、3个脉冲的下降沿之前。DI端口输入两位数据，用于选择数据采集通道 // DI=1; //DI置1，通道选择信号 _nop_(); CLK=1; //第二个脉冲 _nop_(); CLK=0; //第二个脉冲下降沿 _nop_(); DI=0; //DI置零，选择通道CH0 _nop_(); CLK=1; //第三个脉冲 _nop_(); CLK=0; _nop_(); DI=1; //第三个脉冲下沉之后，输入端DI失去作用，应置1，释放总线 //********通道选择结束开始读取转换后的二进制数**** //下降沿读数，一下进行判断和处理,共8次 for(i=0;i temp1=temp1>>1; //将一个数的各二进制位右移1位，最高位为0，右移后，空缺位补0；最高位为1，空缺位补10。// CLK=1; if(DO) temp1=temp1 +0x80; _nop_(); CLK=0; } CS=1; if(temp1=temp0) //校验两次读数 return temp0; return temp0; //返回数模转换的数值 } 指示灯、报警、照明模块

通过定时器0中断，实现指示灯、报警、照明功能。定时器0初始化具体程序代码如下：

void tminer0_Init() { led1=0;led2=0;led3=0; TMOD|=0X01; //TMOD定时器模式寄存器，选择工作方式为16位定时器 TH0=0X3C; //设置初始值，计数起点50ms TL0=0XB0; ET0=1; //打开定时器0中断 EA=1; //打开总中断 TR0=1; //定时器0 开始计时 } //主程序可以实现数码管的显示。 void main() { tminer0_Init(); while(1) { //显示光照数据 P0=smgduan[light/10]; //第一个数码管 smg1=0; delay(100); //延时100ms smg1=1; P0=smgduan[light%10]; //第二个数码管 smg2=0; delay(100); smg2=1; //停止报警 if(!k1) { flag=1; beep=1; } } } //中断子程序如下： void Timer0() interrupt 1 { unsigned int D; TH0=0X3C; //重新赋初始值，保证每次进入中断函数都是50ms TL0=0XB0; if(time beep=0; led1=1;led2=0;led3=0; } if((light20)) //中 { led1=0;led2=1;led3=0; beep=1; lamp=1; flag=0; } if(light

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