51单片机项目（12）——基于51单片机的智能台灯设计

2023-09-20 12:03:12

   本次设计的功能如下：

        首先使用PCF8591芯片，实现了AD  DA转换，AD采集的是光敏电阻的信息，光照强度越强，电压越小，AD采集到的数值越小。同时将AD采集的数字量作为DA输出时的输入量，模拟输出端接了一个LED，用以指示输出模拟量的大小，输出模拟量越大，LED就越亮。所以这一部分的工作过程如下：当光照强度太弱时，AD输出的值就越大，那么DA输出的值就越大，LED就越亮。实现了自动调光。
        另外，系统还有超声波测距模块，如果检测到人体距离台灯很近，说明此时孩子的学习姿势不正确，容易损害眼睛，那么此时蜂鸣器报警，用以提示孩子调整坐姿。当坐姿调整正确后，蜂鸣器边不再报警。
        此外，系统还在实时计算系统所工作的时长。当时长超过1小时，就会蜂鸣器报警，用以提示孩子应该做适当的休息。
         所有光照信息、距离信息、学习时间信息都通过串口打印出来，可用串口调试助手查看！
         本次设计，使用普中51开发板实现！        （代码及工程放在文章后面）

        实现后的实物图如下：

        

串口助手提示的信息如下：

实现过程：

PCF8591是一款常用的多功能模拟数字转换器（ADC）和数字模拟转换器（DAC）集成电路。它具有4个单端模拟输入通道和一个单端模拟输出通道，能够将模拟信号转换为数字信号，并反之亦然。

PCF8591广泛应用于各种电子设备中，包括传感器接口、数据采集、电压测量和控制等领域。它的工作电压范围广泛，具有低功耗和高精度的特点，能够满足许多应用的需求。

PCF8591通过I2C总线进行通信，可以通过编程来控制和读取数据。使用适当的软件库和编程语言，您可以轻松地与PCF8591进行交互并集成到您的项目中。

总之，PCF8591是一款常用的模拟数字转换器集成电路，适用于许多应用场景，具有高精度和低功耗的特点。

使用PCF8591的过程可以分为以下几个步骤：

1. 连接硬件：将PCF8591与单片机或其他主控设备进行连接。通常使用I2C总线连接，将PCF8591的SDA引脚连接到主控设备的SDA引脚，SCL引脚连接到主控设备的SCL引脚，同时接地引脚和电源引脚。

2. 初始化设置：在程序中对PCF8591进行初始化设置。这通常包括选择输入模式（单端或差分模式）、设置模拟输入通道的增益和参考电压等参数。具体的设置取决于您的应用需求。

3. 读取模拟输入：使用相应的命令或函数从PCF8591读取模拟输入通道的数据。根据PCF8591的配置，您可以选择读取单个通道的数据或同时读取多个通道的数据。读取的数据是模拟信号经过ADC转换后的数字值。

4. 控制模拟输出：如果需要，您可以使用PCF8591的数字模拟转换功能，将数字信号转换为模拟信号输出。通过写入适当的数值，可以控制模拟输出通道的电压值。

5. 处理数据：根据您的应用需求，对从PCF8591读取的数据进行适当的处理和解析。例如，可以进行单位转换、数据滤波、校准等操作，以获得您所需的结果。

需要注意的是，具体的使用过程可能因不同的开发平台、编程语言或软件库而有所差异。因此，建议参考PCF8591的相关文档和示例代码，以了解如何在您的特定环境中正确使用PCF8591。

超声波模块：

HC-SR04是一种常用的超声波模块，用于测量距离。它包含一个超声波发射器和一个超声波接收器，可以通过发射超声波信号并接收其回波来计算距离。

使用HC-SR04的过程如下：

1. 连接硬件：将HC-SR04模块与您的控制器（如Arduino）进行连接。HC-SR04模块通常具有4个引脚，包括电源引脚（VCC和GND）、触发引脚（Trig）和接收引脚（Echo）。将VCC引脚连接到5V电源，GND引脚连接到地，Trig引脚连接到您控制器上的数字输出引脚，Echo引脚连接到您控制器上的数字输入引脚。

2. 发送超声波信号：将Trig引脚设置为高电平（通常是10微秒），然后将其恢复为低电平。这将触发HC-SR04模块发送一个短时脉冲的超声波信号。

3. 接收超声波回波：HC-SR04模块会自动接收超声波信号的回波，并将其转换为Echo引脚上的电平信号。您可以通过读取Echo引脚上的电平，来确定超声波信号的传播时间。

4. 计算距离：通过测量超声波信号从发射到接收的时间差（通常以微秒为单位），可以计算出距离。公式如下：距离 = （时间差 * 声速）/ 2，其中声速通常为340米/秒。

需要注意的是，HC-SR04模块的使用可能会受到一些因素的影响，例如噪声、超声波传播速度的变化等。在编程时，您还需要根据具体的控制器和开发平台，选择适当的代码和库函数来进行触发和读取操作。

综上所述，使用HC-SR04模块可以通过发送超声波信号，并测量其回波的时间来计算距离。这在许多项目中用于避障、测量距离等应用。

模块与单片机连接方式：

/*

接线方式：
超声波 Trig-->P2.4  Echo--->P2.3
PCF8591   SCL-->P2.0  SDA-->P2.1
注明：所有模块的VCC  和  GND都需要连接

*/
 

主函数代码如下：

#include "reg52.h"
#include "LCD1602.h"
#include "delay.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <I2C.H>
#include "usart.h"
#include <intrins.h>

/*

接线方式：
超声波 Trig-->P2.4  Echo--->P2.3
PCF8591   SCL-->P2.0  SDA-->P2.1
注明：所有模块的VCC  和  GND都需要连接

*/

#define  PCF8591 0x90    //PCF8591 地址

int light=0;   //定义光照强度
int t=0;

sbit beep=P2^5;
sbit RX=P2^3;
sbit TX=P2^4;     //超声波模块端口定义
bit      flag =0;

char i=0;
char inf[]="light:000  distance:0000  t:000\r\n";

unsigned int  time=0;
unsigned long S=0;
unsigned int  distance=0;
unsigned int  timer=0;


//蜂鸣器报警的函数
void beep_my()
{
  int i=1000;
   while(i)
   {
     beep=~beep;
      i--;
      delay(100);
   }
}

 void  StartModule() 		         //启动模块
 {
	  TX=0;			                     //启动一次模块
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_();
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_();
	  TX=1;
     _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_();
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_(); 
	  _nop_();
     TX=0;
 }

void Int0Init()             //定时器初始化 
{  
   TMOD|=0x01;		   //设T0为方式1，GATE=1；
	TH0=0;
	TL0=0;          	
	ET0=1;             //允许T0中断	
	EA=1;			   //开启总中断
   
}

int Conut(void)         //计算距离
{  
	 time=TH0*256+TL0;
	 TH0=0;
	 TL0=0;
	
	 S=(time*1.7)/10;     //算出来是mm
    return S;
	
}


/*******************************************************************
DAC 变换, 转化函数               
*******************************************************************/
bit DACconversion(unsigned char sla,unsigned char c,  unsigned char Val)
{
   Start_I2c();              //启动总线
   SendByte(sla);            //发送器件地址
   if(ack==0)return(0);
   SendByte(c);              //发送控制字节
   if(ack==0)return(0);
   SendByte(Val);            //发送DAC的数值  
   if(ack==0)return(0);
   Stop_I2c();               //结束总线
   return(1);
}

/*******************************************************************
ADC发送字节[命令]数据函数               
*******************************************************************/
bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c)
{
   Start_I2c();              //启动总线
   SendByte(sla);            //发送器件地址
   if(ack==0)return(0);
   SendByte(c);              //发送数据
   if(ack==0)return(0);
   Stop_I2c();               //结束总线
   return(1);
}

/*******************************************************************
ADC读字节数据函数               
*******************************************************************/
unsigned char IRcvByte(unsigned char sla)
{  unsigned char c;

   Start_I2c();          //启动总线
   SendByte(sla+1);      //发送器件地址
   if(ack==0)return(0);
   c=RcvByte();          //读取数据0

   Ack_I2c(1);           //发送非就答位
   Stop_I2c();           //结束总线
   return(c);
}

void main(void)
{  
 
   Int0Init() ;        //定时器初始化
   UsartInit();  //串口初始化
   while(1)
   {  
     
      
      ISendByte(PCF8591,0x41);
      light=IRcvByte(PCF8591);  //ADC0 模数转换1      光敏电阻
      DACconversion(PCF8591,0x40, light); //DAC	  数模转换
     
      inf[6]=light/100+0x30;
      inf[7]=(light/10)%10+0x30;
      inf[8]=light%10+0x30;
      StartModule();
      while(!RX);		//当RX为零时等待
	   TR0=1;			    //开启计数
	   while(RX);			//当RX为1计数并等待
	   TR0=0;				//关闭计数           
      distance= Conut();			//计算
      
      inf[20]=distance/1000+0x30;
      inf[21]=(distance/100)%10+0x30;
      inf[22]=(distance/10)%10+0x30;
      inf[23]=distance%10+0x30;
      
      if(distance<100)              //超声波测距用于检测人离台灯的距离  如果低于10CM 不利于眼睛  那么蜂鸣器报警  （这里的100可以调节）
         beep_my();

      
      t++;              //这里的t计算的是学习时间    单位为分钟
      inf[28]=t/100+0x30;
      inf[29]=(t/10)%10+0x30;
      inf[30]=t%10+0x30;
    
      if(t>60)              //t>60 说明学习时间已经超过1小时  那么蜂鸣器报警  （这里的100可以调节）
         beep_my();
      
        Uart1Sends(inf);  
        delay_nms(500);        //延迟500ms
      
   }
   
}

void time0() interrupt 1		//定时器0的中断服务函数
{   
   flag=1;							 //中断溢出标志
  	
}

工程文件如下：

基于51单片机的智能台灯资源-CSDN文库icon-default.png?t=N7T8https://download.csdn.net/download/guangali/88354310?spm=1001.2014.3001.5501

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