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PIC项目（9）——基于PIC16F877A的环境光照检测系统

花匠小妙招
2024-11-20 07:09

1.课题背景

近年来，城市光污染问题逐渐显现。白天，玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线，明晃刺眼；夜晚，商场、酒店、超市楼顶的广告牌、电子屏、霓虹灯炫烂夺目。面对这样的光污染，人们却往往忽视了它对儿童视力带来的伤害。

显然我们需要一款能够测量环境光照强度的设备，当环境光照足够强时，发出警报，提醒人们需要采取必要的措施，进行一定的自我保护，如保护眼睛等。我们的设计就是在这样一个背景下产生的，我们的设计可以测量环境光照强度，并把强度转换为电压值显示出来，可以通过设定光照强度阈值，当环境光大于阈值的时候，就亮红灯，告诉用户环境光过于强，需要采取措施保护眼睛。若环境光不强，则亮绿灯，用于提示用户现在的环境光照没那么强烈，不必担心会伤害到眼睛。

对环境光的测量是通过光敏电阻实现的，光敏电阻在环境光照强度发生变化时，它的阻值就会发生变化，通过将光敏电阻和定值电阻串联，那么就可以将光敏电阻阻值的变化转变为电压的变化，通过PIC单片机的AD采集功能，可以检测到电压变化，通过电压变化就可以知道环境光照强度的变化了。此外，本系统还采用了EEPROM，可以保存设置的阈值，实现阈值掉电不丢失的效果。还使用了单片机的内部定时器，实时记录系统运行的时间，还使用串口将采集到的电压发送到上位机显示。

本次设计的不足之处是，只使用了一路AD，只采集了环境里一个“点位”上的光照强度，用一个点上的光照代替整个环境的光照可能误差比较大。换句话说，就是一个点上的光照强度不能够代表整个环境上的光照强度，有时候具有偶然性。

后期应该使用多路AD，采集环境中多个地方、多个点的光照强度，用以排除偶然性，增加可信度。

2.功能设计

功能框图：

功能描述：

利用单片机的AD功能，测量光敏电阻的电压，用以获得环境光照强度。然后通过两个按键，设置光照强度的阈值，（通过设置电压阈值来实现），当测得的电压大于设定的阈值电压时，子板上的红灯亮，否则，绿灯亮。其中，按键KEY1使用了外部中断的方法。设定的阈值电压存储在了使用I2C接口的EEPROM的地址0001上，每次开机时，都会先从该地址中，读取出数据，通过按键设定的阈值也会被写入到该地址中，那么设定的阈值就会有一个掉电保存的效果。也就是本次重新开机，所使用的阈值其实是上一次使用该系统的时候设置的阈值。另外，系统使用了一个定时器，用于测量系统已经开始运行的时间，该时间会显示在LCD屏幕上。测到的电压值也通过串口，向上位机发送。