项目光强检测计的设计与制作PPT课件.ppt

综合实训 主讲 孙敏办公室 S1 218手机项目3 光强检测计的设计与制作 3 1任务单 设计一个光强度检测计 通过光传感器将光照强度转为电量 再利用LM331与AT89C2051实现A D转换 最后数字显示结果 方案设计提示 A D转换的方式不同 不用集成A D转换器 而是采用LM331电压频率转换集成块实现电压到频率的转换 再用单片机实现频率到数字信号的转换 最突出的优点有三个 其一 在不考虑转换速度的条件下 可将转换的位数做的很高 其二 由于在V F转换过程中实际上是进行若干次的积分运算 所以极大的提高了抗干扰能力 其三是不占用较多的MCU的I O口 只需要MCU的一个计数器口即可 其四是转换结果易于远程传输 3 2整体方案设计 图1 1光强检测计整体方案 光传感器将光照强度转为电压 本项目中采用的是光敏二极管 LM331电路实现电压 频率转换 AT89C2051单片机电路实现频率 数字信号的转换 T0端作计数输入端 3 3光敏二极管 光敏二极管 3 4LM331电压 频率转换电路 LM331器件概述LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片 可用作精密频率电压转换器 A D转换器 线性频率调制解调 长时间积分器及其他相关器件 LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路 在整个工作温度范围内和低到4 0V电源电压下都有极高的精度 LM331的动态范围宽 可达100dB 线性度好 最大非线性失真小于0 01 工作频率低到0 1Hz时尚有较好的线性 变换精度高 数字分辨率可达12位 外接电路简单 只需接入几个外部元件就可方便构成V F或F V等变换电路 并且容易保证转换精度 LM331电压 频率转换电路 LM331电压 频率转换电路 Rt R7 6 8K Ct C14 0 01 F RL R4 100K Rs R6 RW3 12 RW3 14 212K Vi 电源电路 对于只有交流电源的电路 可通过78L09转换为 9V电压 再通过78L05转换为 5V电压 送3脚连接电阻上 稳压器 AT89C2051芯片AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压 高性能CMOS8位单片机 片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存储器 PEROM 和128bytes的随机数据存储器 RAM 器件采用ATMEL公司的高密度 非易失性存储技术生产 兼容标准MCS 51指令系统 片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元 AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用 3 5AT89C2051频率 数字信号转换电路 1 VCC 电源电压 2 GND 地 3 P1口 P1口是一个8位双向I O口 引脚P1 2 P1 7提供内部上拉电阻 P1 0和P1 1要求外部上拉电阻 P1 0和P1 1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入 AIN0 和反相输入 AIN1 P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示 当P1口引脚写入 1 时 其可用作输入端 当引脚P1 2 P1 7用作输入并被外部拉低时 它们将因内部的写入 1 时 其可用作输入端 当引脚P1 2 P1 7用作输入并被外部拉低时 它们将因内部的上拉电阻而流出电流 4 P3口 P3口的P3 0 P3 5 P3 7是带有内部上拉电阻的七个双向I O口引脚 P3 6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I O引脚而不可访问 P3口缓冲器可吸收20mA电流 当P3口写入 1 时 它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端 用作输入时 被外部拉低的P3口脚将用上拉电阻而流出电流 P3口还用于实现AT89C2051的各种第二功能 如表所列 AT89C2051引脚说明 AT89C2051频率 数字信号转换电路 MAX232引脚图及内部电路 接口定义 DB9 1DCD载波检测主要用于Modem通知计算机其处于在线状态 即Modem检测到拨号音 处于在线状态 2RXD接收数据此引脚用于接收外部设备送来的数据 在你使用Modem时 你会发现RXD指示灯在闪烁 说明RXD引脚上有数据进入 3TXD发送数据此引脚将计算机的数据发送给外部设备 在你使用Modem时 你会发现TXD指示灯在闪烁 说明计算机正在通过TXD引脚发送数据 4DTR数据终端准备好数据终端就绪 当此引脚高电平时 通知Modem可以进行数据传输 计算机已经准备好 5SG信号地6DSR数据准备好数据设备就绪 此引脚高电平时 通知计算机Modem已经准备好 可以进行数据通讯了 7RTS请求发送请求发送 此脚由计算机来控制 用以通知Modem马上传送数据至计算机 否则 Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中 8CTS清除发送清除发送 此脚由Modem控制 用以通知计算机将欲传的数据送至Modem 9RI振铃提示Modem通知计算机有呼叫进来 是否接听呼叫由计算机决定 DB9接口定义 AT89C2051频率 数字信号转换电路软件编程 LM331的输出端与单片机计数器T0端口连接 用于对送来的频率进行计数 或测量周期 通过设置采用内部定时器确定一个标准时间间隔 由公式f D T D是计数值 T是计数时间 计数时间T由定时器确定 通过计算得出LM331输出的频率所对应的数字量 然后进行数据处理与存储 显示 例如 T 1s 则T0计数值即为频率值f 设置T0工作为方式3 分成两个8位的定时器 计数器TH0 TL0 分别计数和定时 并置初值 此时TR1 TF1被TH0借用 T1工作为方式2 自动重装初值 作串行口的波特率发生器 T1开中断 需要设置TMOD TCON SCON PCON等寄存器的状态 AT89C2051频率 数字信号转换电路软件编程 C语言编程 voidmain void 主程序 SCON 0 x40 串口方式1 8位异步通信 波特率 T1溢出率 32 TMOD 0 x27 定时器1方式2 8位定时 初值自动重装 作波特率发生器 定时器0方式3 两个8位 TH0为8位定时 T1资源控制 TL0为8位计数 T0资源控制 TH1 TL1 0 xfd 波特率 1000000 3 12 11 0592 32 9600bps TL0 0 计数器清0 TH0 0 定时器初值0 TR1 1 启动TH0 TR0 1 启动TL0 ET0 1 开TL0中断 ET1 1 开TH0中断 EA 1 开CPU中断 T0 0 N 0 清0 T0 1 200 0 清0 PT0 1 TL0优先 while 1 死循环 C语言程序结构概览 T0 0 interrupt1 TL0中断子程序 T0 0 N 每256个脉冲 1 T0 1 interrupt3 TH0中断子程序 T0 1 200 每256个机器周期 1 if T0 1 200 3600 3600 256个机器周期 即1秒钟 TR0 0 关闭计数 COUNT T0 0 N 256 TL0 算出计数值 GE WEI COUNT 10 对10求余 算出个位 COUNT COUNT 10 除10舍余 计数值去掉个位 依次算出十位 百位 千位 万位等SBUF 0 x30 WAN WEI 万位写入串行数据缓冲寄存器SUBF 加30 得到阿拉伯数字ASCII码 发送 while TI 等待TI 1 即发送结束标志 TI不用软件清零 TI 0 发送中断标志清零 for delay 0 delay 1200 delay for句循环等待实现延时 初值d 0 如果d 1200 则d加1 到1200时向下执行 SBUF 0 x30 QIAN WEI 千位写入串行数据缓冲寄存器SUBF 加30 得到阿拉伯数字ASCII码 发送 while TI 等待TI 1 即发送结束标志 TH0 0 为下次采集准备 TL0 0 T0 1 200 0 T0 0 N 0 TR0 1 开启计数 其中低四位定义定时器 计数器T0 高四位定义定时器 计数器T1GATE 门控制 GATE 1时 由外部中断引脚INT0 INT1来启动定时器T0 T1 当INT0引脚为高电平时TR0置位 启动定时器T0 当INT1引脚为高电平时TR1置位 启动定时器T1 GATE 0时 仅由TR0 TR1置位分别启动定时器T0 T1 C T 功能选择位 C T 0时为定时功能 C T 1时为计数功能 置位时选择计数功能 清零时选择定时功能 M0 M1 方式选择功能由于有2位 因此有4种工作方式M1M0工作方式计数器模式TMOD 设置定时器模式 00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2自动重装8位计数器11方式3T0分为2个8位独立计数器 T1为无中断重装8位计数器 单片机基本知识 TMOD 定时器 计数器方式寄存器 TCON 定时器 计数器控制寄存器 TF1 定时器1溢出标志位 当定时器1计满溢出时 由硬件使TF1置 1 并且申请中断 进入中断服务程序后 由硬件自动清 0 在查询方式下用软件清 0 TR1 定时器1运行控制位 由软件清 0 关闭定时器1 当GATE 1 且INT1为高电平时 TR1置 1 启动定时器1 当GATE 0 TR1置 1 启动定时器1 TF0 定时器0溢出标志 其功能及操作情况同TF1 TR0 定时器0运行控制位 其功能及操作情况同TR1 IE1 外部中断1请求标志位 IT1 外部中断1触发方式选择位 当IT1 0 为低电平触发方式 当IT1 1 为下降沿触发方式 IE0 外部中断0请求标志位 IT0 外部中断0触发方式选择位 当IT0 0 为低电平触发方式 当IT0 1 为下降沿触发方式 单片机基本知识 SCON D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI SCON 串行口控制寄存器 单片机基本知识 1 SM0 SM1 串行口工作方式控制位 SM0SM1工作方式00方式0 移位寄存器方式 用于并行I O扩展 fosc 1201方式1 8位通用异步接收器 发送器 可变10方式2 9位通用异步接收器 发送器 fosc 32或fosc 6411方式3 9位通用异步接收器 发送器 可变 2 SM2 多机通信控制位 多机通信是工作于方式2和方式3 SM2位主要用于方式2和方式3 接收状态 当串行口工作于方式2或3 以及SM2 1时 只有当接收到第9位数据 RB8 为1时 才把接收到的前8位数据送入SBUF 且置位RI发出中断申请 否则会将接受到的数据放弃 当SM2 0时 就不管第9位数据是0还是1 都会将数据送入SBUF 并发出中断申请 工作于方式0时 SM2必须为0 3 REN 允许接收位 REN用于控制数据接收的允许和禁止 REN 1时 允许接收 REN 0时 禁止接收 4 TB8 发送接收数据位8 在方式2和方式3中 TB8是要发送的 即第9位数据位 在多机通信中同样亦要传输这一位 并且它代表传输的地址还是数据 TB8 0为数据 TB8 1时为地址 5 RB8 接收数据位8 在方式2和方式3中 RB8存放接收到的第9位数据 用以识别接收到的数据特征 6 TI 发送中断标志位 可寻址标志位 方式0时 发送完第8位数据后 由硬件置位 其它方式下 在发送或停止位之前由硬件置位 因此 TI 1表示帧发送结束 TI可由软件清 0 7 RI 接收中断标志位 可寻址标志位 接收完第8位数据后 该位由硬件置位 在其他工作方式下 该位由硬件置位 RI 1表示帧接收完成 在串口中断处理时 TI RI都需要软件清 0 硬件置位后不可能自动清0 此外 在进行缓冲区操作时 需要ES 0 以防止中断出现 单片机基本知识 PCON D7D6D5D4D3D2D1D0位符号 SMOD GF1GF0PDIDL PCON 电源控制寄存器 SMOD 该位与串口通信有关 SMOD 0 串口方式1 2 3时 波特率正常 SMOD 1 串口方式1 2 3时 波特率加倍 GF