基于单片机的测光表设计含
基于单片机的测光表设计含[20200211151714]
摘要
随着科学技术的迅猛发展，各种测量系统也在不断的更新换代，尤其是以微机为基础，新型传感器为介质的测量系统得到了广泛的应用。目前，很多测光系统使用的光强采集原件大多数是光敏电阻或光电池，这些测光系统稳定性不高，这就要求我们必须要设计出一种性能更好的测光系统。
本设计以51系列单片机为基础，采用新型测光芯片BH1750，GY—30数字光模块，能够实现对光强0～65535lx范围的实时测量，是一种高性能的光强度监测装置。传感器内置16bit A/D转换器，直接数字输出，省略复杂的计算，具有优良的特性，较好的解决了传统测光系统的弊端。该设计可分为四部分：光照检测模块、信号处理模块、光强显示模块、报警模块。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:】51系列单片机BH1750FVI显示屏1602
【keyword】 51 series single chip computer BH1750FVI a 1602 display目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
第二章 系统设计 2
2.1 功能要求 2
2.2 设计方案 2
2.3 总体设计框架 2
第三章 硬件电路设计 4
3.1 整体电路设计 4
3.2 最小系统电路设计 4
3.2.1 AT89S52单片机简介 4
3.2.2 单片机最小系统 7
3.3 照度检测电路设计 9
3.3.1 数字光模块介绍 9
3.3.2 BH1750FVI简介 10
3.3.3 BH1750FVI测光原理 11
3.3.4 BH1750FVI指令代码 12
3.3.5 BH1750FVI电路原理 13
3.3.6 BH1750FVI测量时序 14
3.4 电源电路 14
3.5 键盘电路设计 15
3.6 显示电路设计 16
3.6.1 LCD1602显示器说明 16
3.6.2 LCD1602硬件电路 18
3.7 报警电路设计 18
第四章 软件程序设计 20
4.1 程序的设计过程 20
4.2 总体程序设计 21
4.3 读出照度子程序设计 22
4.4 报警程序设计 23
4.5 显示程序设计 24
第五章 系统调试 25
5.1 硬件调试 25
5.2 软件调试 25
5.2.1 调试主程序 26
5.2.2 调试子程序 26
5.3 实物调试 27
总结与展望 28
参考文献 29
致谢 30
附录 31
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景
随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和传感器技术的不断创新，基于单片机的测光系统也得到了不断的发展。在日常生活中，随着集成电路的迅速发展与广泛应用以及新型传感器的问世，新型测光系统也随之诞生。本设计就是基于单片机的光照强度采集系统，它能够精确地测量显示当前光照照度值。通过本次设计，我更加明确了单片机的使用方法和广泛用途，为以后使用单片机开发系统做好了基础。
1.2 课题研究的目的和意义
随着社会的发展，光照强度的测量在我们日常生活中变得越来越重要。现在，我们在很多场合需要确定光照照度。例如我们在工作和作业中，因为视觉的要求，我们需要确定适当的照度；逛商场的时候，我们会发现不同的商品销售区会用不同的光照充塞销售空间，来营造一种视觉效果；又如KTV等建筑，房间里常常需要各种照度不同的光；尤其在舞台上，各种光照错综复杂，更需要照度检测系统来确定光照强度。有时候光强度的大小直接会影响到我们的感受以及心情。本文采用C51单片机设计的照度实时测量显示及报警系统，单片机能够根据照度传感器BH1750FVI所采集的照度在液晶屏上实时显示，实际照度值如果超出范围就发生报警，很好的解决了生活中照度测量的需要。
通过本课程的设计，设计出了一种性能良好的光强度检测系统，很好的弥补了传统测光系统的不足，解决了日常生活中确定照度的需要。通过设计过程，我对单片机有了一个更好的理解，为以后从事单片机系统研发做好了准备。
第二章 系统设计
2.1 功能要求
设计一个基于单片机的测光系统，用单片机系统接收照度传感器的照度数据，并在LCD1602液晶显示屏上显示出来，可测照度范围为1~65535lx。
整个实时照度采集系统在设计时应满足下列指标：
1.能够通过按键设置测量范围。
2.测量照度，在显示屏上实时显示照度值。
3.照度值超出一定范围，系统报警。
2.2 设计方案
方案一：采用光敏电阻。光敏电阻具有很好的光电效应，它的阻值能够随着光强度的变化而变化，因此能够用于光的测量，但光敏电阻作为采光元件的测光系统灵敏性不高，电路中必须要有放大电路、A/D转换电路，导致电路结构复杂，稳定性差，同时调试过程不易实现，性价比低，所以不宜采用。
方案二：采用BH1750FVI集成电路。BH1750FVI具有优良的光谱灵敏度特性，测量范围广，受不可见光的影响小，而且是直接数字输出，单片机可以直接读取被测照度值，不需要放大电路、模数转换电路的存在，电路结构简单，很容易满足设计要求。
从以上两种方案论述中容易看出，应该采用方案二进行设计。
2.3 总体设计框架
本课题设计是一种以C51系列单片机为主控器，以BH1750FVI为照度传感器的照度采集系统。该系统能够实时显示光照强度，并有报警功能。其主要包括：电源模块、照度采集模块、按键处理模块、数据显示模块、报警模块以及单片机最小系统，如图2-1所示：
图2-1 系统框架[2]
电源模块的作用主要是为整个电路的工作运行提供能量，使电路正常运行，本设计采用电池为电源，提供3~5V电压。
温度采集模块采用BH1750FVI GY—30数字光模块。
按键处理模块采用四组按键，分别为设置、加、减、复位按键。
数据显示模块采用1602液晶显示屏。
报警模块采用蜂鸣器报警。
系统的功能要求为：通过按键设置照度检测的上下限，照度检测模块BH1750FVI检测到照度值，单片机读取照度值，然后通过1602液晶显示器进行实时显示照度值，实际值如果超出照度范围，报警系统进行报警。
第三章 硬件电路设计
3.1 整体电路设计
如下图3-1所示，为照度检测控制电路电路图。该电路主要包含最小系统电路、电源电路、按键电路、显示电路、报警电路、照度检测电路几大部分。其中最小系统电路为核心、电源电路为基础、按键电路作为控制、照度检测电路为检测点、液晶显示电路作为输出显示，报警电路作为报警。[3][4]
图3-1 照度检测整体电路
3.2 最小系统电路设计
3.2.1 AT89S52单片机简介
（1）主要性能：
1、与 MCS-51单片机产品相兼容
2、8K字节可编程 Flash存储器
3、1000次擦写周期
4、全静态操作：0Hz～33Hz
5、 三级加密程序存储器
6、32个可编程 I/O口
7、三个16位定时器/计数器
8、八个中断源
9、全双工 UART串行通道
摘要
随着科学技术的迅猛发展，各种测量系统也在不断的更新换代，尤其是以微机为基础，新型传感器为介质的测量系统得到了广泛的应用。目前，很多测光系统使用的光强采集原件大多数是光敏电阻或光电池，这些测光系统稳定性不高，这就要求我们必须要设计出一种性能更好的测光系统。
本设计以51系列单片机为基础，采用新型测光芯片BH1750，GY—30数字光模块，能够实现对光强0～65535lx范围的实时测量，是一种高性能的光强度监测装置。传感器内置16bit A/D转换器，直接数字输出，省略复杂的计算，具有优良的特性，较好的解决了传统测光系统的弊端。该设计可分为四部分：光照检测模块、信号处理模块、光强显示模块、报警模块。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:】51系列单片机BH1750FVI显示屏1602
【keyword】 51 series single chip computer BH1750FVI a 1602 display目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
第二章 系统设计 2
2.1 功能要求 2
2.2 设计方案 2
2.3 总体设计框架 2
第三章 硬件电路设计 4
3.1 整体电路设计 4
3.2 最小系统电路设计 4
3.2.1 AT89S52单片机简介 4
3.2.2 单片机最小系统 7
3.3 照度检测电路设计 9
3.3.1 数字光模块介绍 9
3.3.2 BH1750FVI简介 10
3.3.3 BH1750FVI测光原理 11
3.3.4 BH1750FVI指令代码 12
3.3.5 BH1750FVI电路原理 13
3.3.6 BH1750FVI测量时序 14
3.4 电源电路 14
3.5 键盘电路设计 15
3.6 显示电路设计 16
3.6.1 LCD1602显示器说明 16
3.6.2 LCD1602硬件电路 18
3.7 报警电路设计 18
第四章 软件程序设计 20
4.1 程序的设计过程 20
4.2 总体程序设计 21
4.3 读出照度子程序设计 22
4.4 报警程序设计 23
4.5 显示程序设计 24
第五章 系统调试 25
5.1 硬件调试 25
5.2 软件调试 25
5.2.1 调试主程序 26
5.2.2 调试子程序 26
5.3 实物调试 27
总结与展望 28
参考文献 29
致谢 30
附录 31
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景
随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和传感器技术的不断创新，基于单片机的测光系统也得到了不断的发展。在日常生活中，随着集成电路的迅速发展与广泛应用以及新型传感器的问世，新型测光系统也随之诞生。本设计就是基于单片机的光照强度采集系统，它能够精确地测量显示当前光照照度值。通过本次设计，我更加明确了单片机的使用方法和广泛用途，为以后使用单片机开发系统做好了基础。
1.2 课题研究的目的和意义
随着社会的发展，光照强度的测量在我们日常生活中变得越来越重要。现在，我们在很多场合需要确定光照照度。例如我们在工作和作业中，因为视觉的要求，我们需要确定适当的照度；逛商场的时候，我们会发现不同的商品销售区会用不同的光照充塞销售空间，来营造一种视觉效果；又如KTV等建筑，房间里常常需要各种照度不同的光；尤其在舞台上，各种光照错综复杂，更需要照度检测系统来确定光照强度。有时候光强度的大小直接会影响到我们的感受以及心情。本文采用C51单片机设计的照度实时测量显示及报警系统，单片机能够根据照度传感器BH1750FVI所采集的照度在液晶屏上实时显示，实际照度值如果超出范围就发生报警，很好的解决了生活中照度测量的需要。
通过本课程的设计，设计出了一种性能良好的光强度检测系统，很好的弥补了传统测光系统的不足，解决了日常生活中确定照度的需要。通过设计过程，我对单片机有了一个更好的理解，为以后从事单片机系统研发做好了准备。
第二章 系统设计
2.1 功能要求
设计一个基于单片机的测光系统，用单片机系统接收照度传感器的照度数据，并在LCD1602液晶显示屏上显示出来，可测照度范围为1~65535lx。
整个实时照度采集系统在设计时应满足下列指标：
1.能够通过按键设置测量范围。
2.测量照度，在显示屏上实时显示照度值。
3.照度值超出一定范围，系统报警。
2.2 设计方案
方案一：采用光敏电阻。光敏电阻具有很好的光电效应，它的阻值能够随着光强度的变化而变化，因此能够用于光的测量，但光敏电阻作为采光元件的测光系统灵敏性不高，电路中必须要有放大电路、A/D转换电路，导致电路结构复杂，稳定性差，同时调试过程不易实现，性价比低，所以不宜采用。
方案二：采用BH1750FVI集成电路。BH1750FVI具有优良的光谱灵敏度特性，测量范围广，受不可见光的影响小，而且是直接数字输出，单片机可以直接读取被测照度值，不需要放大电路、模数转换电路的存在，电路结构简单，很容易满足设计要求。
从以上两种方案论述中容易看出，应该采用方案二进行设计。
2.3 总体设计框架
本课题设计是一种以C51系列单片机为主控器，以BH1750FVI为照度传感器的照度采集系统。该系统能够实时显示光照强度，并有报警功能。其主要包括：电源模块、照度采集模块、按键处理模块、数据显示模块、报警模块以及单片机最小系统，如图2-1所示：
图2-1 系统框架[2]
电源模块的作用主要是为整个电路的工作运行提供能量，使电路正常运行，本设计采用电池为电源，提供3~5V电压。
温度采集模块采用BH1750FVI GY—30数字光模块。
按键处理模块采用四组按键，分别为设置、加、减、复位按键。
数据显示模块采用1602液晶显示屏。
报警模块采用蜂鸣器报警。
系统的功能要求为：通过按键设置照度检测的上下限，照度检测模块BH1750FVI检测到照度值，单片机读取照度值，然后通过1602液晶显示器进行实时显示照度值，实际值如果超出照度范围，报警系统进行报警。
第三章 硬件电路设计
3.1 整体电路设计
如下图3-1所示，为照度检测控制电路电路图。该电路主要包含最小系统电路、电源电路、按键电路、显示电路、报警电路、照度检测电路几大部分。其中最小系统电路为核心、电源电路为基础、按键电路作为控制、照度检测电路为检测点、液晶显示电路作为输出显示，报警电路作为报警。[3][4]
图3-1 照度检测整体电路
3.2 最小系统电路设计
3.2.1 AT89S52单片机简介
（1）主要性能：
1、与 MCS-51单片机产品相兼容
2、8K字节可编程 Flash存储器
3、1000次擦写周期
4、全静态操作：0Hz～33Hz
5、 三级加密程序存储器
6、32个可编程 I/O口
7、三个16位定时器/计数器
8、八个中断源
9、全双工 UART串行通道
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4421.html
