Arduino和C51开发光敏传感器

Posted 2021-02-12 demodashi

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Arduino和C51开发光敏传感器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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

代码下载：http://www.demodashi.com/demo/14737.html

一、光敏传感器

技术图片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。

技术图片 PCF8591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：技术图片

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:

技术图片

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：技术图片

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:

技术图片