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

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

一、光敏传感器

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。

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： 

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\n",value);    //打印数据到串口
        delay1s();
    }
}

打开串口调试助手，获取光照强度值:

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： 

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("%\n");
  delay(1000);     //延时1s
}

串口读取到的光照强度值如下图:

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

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

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