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  • Arduino和C51开发光敏传感器

    技术:51单片机、Arduino、光敏传感器、PCF8591、AD/DA转换
     

    概述

    本文介绍了如何接收传感器的模拟信号和如何使用PCF8591 AD/DA转换模块对光敏传感器的模拟信号进行转换。讲述了51单片机和Arduino如何读取模拟信号,并通过串口实时显示出来。

    详细

    一、光敏传感器

    1545624326555030055.png光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻,它能感应光线的明暗变化,输出微弱的电信号,通过简单电子线路放大处理,可以控制LED灯具的自动开关。

    模块使用说明

    • 光敏电阻模块对环境光线最敏感,一般用来检测周围环境的光线的亮度,触发单片机或继电器模块等;

    • 模块在环境光线亮度达不到设定阈值时,DO 端输出高电平,当外界环境光线亮度超过设定阈值时,DO端输出低电平;

    • DO 输出端可以与单片机直接相连,通过单片机来检测高低电平,由此来检测环境的光线亮度改变;

    • 小板模拟量输出 AO 可以和 AD 模块相连,通过 AD 转换,可以获得环境光强更精准的数值.

    二、C51单片机串口显示光照强度

    光敏传感器的AO引脚输出的是模拟信号,而51单片机内部没有AD/DA转换器,不能接收模拟信号,只能接收到数字信号,所以我们需要一个能够进行AD/DA转换的模块,这里我选择了PCF8591模块来进行AD转换。

    1545625014533085926.pngPCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591 具有 4 个模拟输入、1 个模拟输出和 1个串行 I2C 总线接口。PCF8591 的 3 个地址引脚 A0, A1 和 A2 可用于硬件地址编程,允许在同个 I2C 总线上接入8个PCF8591 器件,而无需额外的硬件。在 PCF8591 器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向 I2C 总线以串行的方式进行传输。(简单的说:可以实现4路 模拟输入,1路模拟输出,具体功能看模块使用说明)

    硬件连接: 图片3.png

    PCF8591的使用会涉及到I2C总线,程序中也要加入对I2C的操作,Pcf8591SendByte()来选择使用PCF8591 模块的哪一路输入(这里选择AIN0)

    void Pcf8591SendByte(uchar channel)
    {   
        I2C_Start();    //开始I2C总线
        I2C_SendByte(WRITEADDR);        //发送写器件地址
        I2C_SendByte(0x40|channel);     //发送控制寄存器
        I2C_Stop();
    }
     
    uchar Pcf8591ReadByte()    //读取值
    {
        uchar num;
        I2C_Start();
        I2C_SendByte(READADDR);      //发送读器件地址
        num=I2C_ReadByte();          //读取数据
        I2C_Stop();                  //结束总线
        return num;
    }
     
    void main()
    {
        uint adNum;
        float value;
        UsartInit(); 
        while(1)
        {    
            Pcf8591SendByte(0);      //使用通道0   (可选择通道0-3)光敏传感器A0连接PCF8591传感器的AIN0
            /*adNum一定是0到255之间的一个数,因为pcf8591是8位的AD/DA芯片,所以输出的范围为00000000
              到11111111,即0到255*/
            adNum=Pcf8591ReadByte();   //读出数值
            value = adNum;
            value=100.0 - value*100.0/255.0; //把光敏值转换为0-100的数值,这里255.0可更改
                                             //(根据实际测试value最暗值)
            printf("light:");        
            printf("%.2f
    ",value);    //打印数据到串口
            delay1s();
        }
    }

    打开串口调试助手,获取光照强度值:

    1545625249470004185.png

    三、Arduino串口显示光照强度

    Arduino内部有AD/DA转换器,所以接收模拟信号会变得非常容易操作。

    硬件连接: 图片5.png

    代码如下:

    #define light A5   //定义模拟口A5
    float Intensity = 0;//光照度数值
     
    void setup()  //初始化
    {
      Serial.begin(9600);//设置波特率9600
    }
     
    void loop()//程序主体循环
    {
      Intensity = analogRead(light);  //读取模拟口AD5的值,存入Intensity变量
      //Intensity = 100.0 - Intensity / 6.7;//VCC接3.3V时,Intensity最高为670,最低为0
      Intensity = 100.0 - Intensity / 10.23;//VCC接5V时,Intensity最高为1023,最低为0
      Serial.print("Intensity = ");  //串口输出"Intensity = "
      Serial.print(Intensity);       //串口输出Intensity变量的值
      Serial.print("%
    ");  
      delay(1000);     //延时1s
    }

    串口读取到的光照强度值如下图:

    1545625406996032991.png

    四、总结

    本文实现51单片机和Arduino串口显示光照强度,介绍了光敏传感器和PCF8591 AD/DA转换模块的使用方法,如果你对模拟信号和数字信号还不怎么了解,我建议你先去学下。学完了这个,建议去读取其他传感器的模拟信号,具体实现方法是一样的。

    五、项目结构图

    图片7.png

    注:本文著作权归作者,由demo大师发表,拒绝转载,转载需要作者授权

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/demodashi/p/10503375.html
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