基于STC12C2052AD内置AD功能的“魔法灯”.doc

基于STC12C2052AD内置AD功能的“魔法灯” 团队名： 快乐电子队 长：杨达队 员： 谢成刚 李亚时 间： 2011年3月30日目 录基于STC12C2052AD内置AD功能的“魔法灯”设计报告.1基于STC12C2052AD内置AD功能的“魔法灯”报告11.1 概述11.2 硬件设计11.2.1 器件介绍11.2.2 硬件布局41.2.3 硬件焊接41.3 软件设计51.4系统整体结果61.5心得体会6华南师范大学南海校区第二届电子设计大赛基于STC12C2052AD内置AD功能的“魔法灯”报告【摘 要】随着科技技术的不断提高，随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，AD功能实现了模拟量到数字量的转换，使电子产品具有感知外界的能力。其中，芯片技术的飞速发展，使单片机技术在各种民用和工业测控等领域得到了更为广泛的应用。单片机凭借其低成本，高性能的不可替代优势，已经成为微电脑控制的主力军。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，因此通过单片机内置的AD功能的“魔法灯”设计和研究，对于切实掌握单片机相关知识具有重要的理论和实际意义。【关键词】单片机 STC12C2052AD AD转换 “魔法灯”【Abstract】Along with the science and technology unceasing enhancement, along with the electronic products to intelligent and the continuous development of miniaturization, AD function realized the analogue to digital amount of conversion, electronic products to have the ability of perception outside. Among them, the chip technology rapid development, make SCM technology in all kinds of civil and industrial measurement etc got more widely. Single-chip microcomputer with its low cost, high performance irreplaceable advantage, has become the mainstay of the microcomputer control. Learning is the most effective method microcontroller equal theory with practice, so the single-chip microcomputer built-in AD function magic lamp design and research, to be mastered microcontroller related knowledge is of important theoretical and practical significance.【Key words】microcontroller STC12C2052AD AD transform magic lamp1.1 概述本作品最主要的部分是利用STC单片机内部的A/D转换功能，读取光敏电阻的阻值变化，进而控制LED灯的流动花式，进而从外表看上去达到隔空控制LED灯的流动花式的魔幻效果，是不错的装饰品。1.2 硬件设计本作品利用STC12C2052AD内部置有的8位AD转换功能，读取到的数为0255的数值，然后把读取到的数值分为几个范围区间，每个区间分别显示不同的LED流动花式。1.2.1 器件介绍STC12C2052AD简介STC12C2052 系列单片机是单时钟 / 机器周期(1T)的兼容 8051 内核单片机,是高速 / 低 功耗的新一代 8051 单片机,全新的流水线 / 精简指令集结构,内部集成复位电路. 特点: 1.增强型 8051 芯片，1T，单时钟/ 机器周期，指令代码完全兼容传统8051单片机。2. 工作电压：STC12C2052AD 系列工作电压：5.5V - 3.4V（5V 单片机）/3.8V - 2.4V（3V 单片机，可到2V）3. 工作频率范围：0 - 35 MHz，相当于普通8051 的 0420MHz.实际工作频率可达48MHz4. 用户应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字节5. 片上集成256 字节RAM6. 通用I/O 口（15 个），复位后为： 准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/ 高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. EEPROM 功能9. 看门狗10.内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）11. 时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟常温下内部R/C 振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，应认为是4MHz 8MHz12. 共2 个16 位定时器/ 计数器，但可用PCA 模块再产生4 个定时器(2052 系列只有两路PCA)13. 外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断唤醒14. PWM(4 路）/PCA（可编程计数器阵列,4 路）,5410 系列是4 路，2052 系列只有两路- 也可用来当4 路D/A 使用- 也可用来再实现4 个定时器- 也可用来再实现4 个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可分别或同时支持)15. A/D 转换, 8 位精度ADC，共8 路。16. 通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，也可再用定时器软件实现多串口17. SPI 同步通信口，主模式/ 从模式18. 工作温度范围： 0 - 75 / -40 - +8519. 封装：PDIP-20 (超小封状6.4mm 6.4mm)光敏电阻光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。表 0.1 元器件清单器件名称参数数量STC12C2052AD单片机1块光敏电阻1个蓝色高亮LED5mm3个黄色高亮LED5mm3个红色高亮LED3mm4个绿色高亮LED3mm4个玻纤板5cm*7.5cm1块1k电阻6个470电阻8个10k电阻1个拨动开关1个插槽20引脚1个电池座1个导线若干1.2.2 硬件布局硬件电路图如下：1.2.3 硬件焊接按照原理图合理安排走线，使电路看上去更加简洁美观。如图1.1、1.2所示。图0.1 反面焊接效果图0.2 正面焊接效果1.3 软件设计利用Keil软件把写好的C语言程序生成Hex文件，再利用STC-ISP把程序加载入20引脚的STC12C2052AD。由于STC12C2052AD内置的AD转换是8位的，所以可以读取0255。根据外界光亮度的变化，把读取到的数划分为八个区域，有if语句来判断，从而实现8个不同的主题。主题一（超强光下，读数为小于50）：蓝绿黄红轮流快变。主题二（较强光下，读数在50到90之间）：红色主题，各个渐亮，快速逐个亮，全亮。主题三（强光下，读数在90到120之间）：绿色主题,2个一组组合亮。主题四（常光下，读数在120到140之间）：蓝黄色相间主题，两个亮。主题五（偏暗下，读数在140到160之间）：彩虹色变。主题六（昏暗下，读数在160到180之间）：流水灯：由慢到快。主题七（较暗下，读数在180到210之间）：所有led双数单数亮。主题八（黑暗下，读数大于210）：右边最上最下灯开启，左右亮两下，全闪烁三下。1.4系统整体结果图0.4 整体效果图1.5心得体会这个作品可以说的我处女作，在做这个“魔法灯”之前，我曾经有买过收音机回来自己焊接，但结果却是十分的悲剧，收音机居然只有灯亮，却没有主打的声音。说回这个“魔法灯”，其实我是从无线电里看了一篇关于“魔法瓶”的文章所受到的启示。一开始只是觉得很漂亮，电路图看上去很简单，自以为能很顺利的完成。但从网购单片机和零配件到作品最终完成的过程中，我现在回头去想想，才发觉放在上面的精力和时间远远超过自己预计的，可能也因为自己是初学者的原因吧！在整个制作过程中，我遇到了不少困难。例如：第一次接触20引脚的单片机；对STC12C2052AD一无所知；不会编写AD转换函数等等。这些都是自己通过上网下载相关文库来阅览才得知的，这证明了网络资源的丰富给予了我们自学的不少帮助。而在焊电路的过程中，因为是在玻纤板上焊接的，所以电路图