代码收藏家 基于单片机的室内灯光智能控制系统
基于单片机的室内灯光智能控制系统
在智能家居的浪潮中，室内灯光的智能控制是一个重要的组成部分。今天，我们将深入探讨如何使用单片机来实现室内灯光的数据采集和精准控制，打造一个更加舒适、节能的室内照明环境。
一、硬件准备
我们的系统主要由以下几个部分组成：
- 单片机：选用常见的 51 单片机（如 STC89C52）作为核心控制器，它具有丰富的外设接口和强大的处理能力，足以应对我们的控制需求。
- 光敏电阻模块：用于感知室内光照强度的变化。光敏电阻的阻值会随着光照强度的改变而发生变化，通过将其连接到单片机的 ADC（模拟数字转换）引脚，我们可以将光照强度转换为数字信号供单片机处理。
- LED 灯：作为被控制的照明设备，我们准备了一盏可由单片机控制亮灭的 LED 灯，连接到单片机的某一 I/O 引脚。
- LCD 显示屏：采用 1602 液晶显示屏，用于实时显示光敏电阻采集到的光照强度值以及 LED 灯的状态信息，方便我们直观地了解系统的运行情况。它通过特定的数据线和控制线与单片机相连。
- 串口模块：为了实现远程控制功能，我们使用单片机的串口与上位机（如电脑）进行通信。通过串口调试助手，我们可以发送指令来控制 LED 灯的亮灭状态，同时单片机也会每隔一秒将 LED 灯的当前状态发送回上位机，以便我们进行监控。
二、软件设计思路
-
主程序流程
- 系统初始化：首先对单片机的各个外设进行初始化设置，包括 ADC 初始化，用于读取光敏电阻值；串口初始化，设置波特率等通信参数；LCD 显示屏初始化，确保其能正常显示字符和数据；以及对 LED 灯控制引脚的初始化，将其初始状态设置为熄灭。
- 数据采集与显示：在主程序的循环中，不断地读取光敏电阻的模拟值，并通过 ADC 转换为数字量。然后将这个数字量转换为实际的光照强度值（通过预先标定的数值关系），并在 LCD 显示屏上实时更新显示。
- 光照判断与控制：根据预设的光照阈值，当读取到的光照强度超过阈值时，单片机通过 I/O 引脚输出高电平，关闭 LED 灯；当光照强度小于阈值时，输出低电平，点亮 LED 灯，从而实现自动的灯光控制功能。
- 串口通信处理：单片机不断监听串口数据，当接收到来自上位机的控制指令时，根据指令内容来控制 LED 灯的亮灭状态。同时，每隔一秒，单片机将当前 LED 灯的状态（亮或灭）通过串口发送给上位机的串口调试助手。
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ADC 转换函数
- 配置 ADC 相关寄存器，启动 ADC 转换。
- 等待转换完成，并读取转换结果。
- 将读取到的原始 ADC 值进行处理，转换为实际的光照强度值，以便后续的判断和显示。
-
串口通信函数
- 串口接收函数：在中断服务程序中，当检测到串口接收中断标志位被置位时，读取接收到的数据，并根据数据内容执行相应的 LED 灯控制操作。
- 串口发送函数：按照预先设定的时间间隔（一秒），将 LED 灯的当前状态数据打包成特定格式，通过串口发送给上位机。
三、代码实现
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
// 定义 ADC 引脚
sbit ADC_PIN = P1^0;
// 定义 LED 灯引脚
sbit LED_PIN = P2^0;
// 定义 LCD 数据引脚
sbit RS = P2^5;
sbit RW = P2^6;
sbit EN = P2^7;
// 定义串口引脚
sbit TXD = P3^1;
sbit RXD = P3^0;
// 光照阈值，可根据实际情况调整
#define LIGHT_THRESHOLD 500
// 延时函数，使用定时器 0 实现更精准的延时
void delay_ms(unsigned int ms) {
unsigned int i;
TMOD &= 0xF0; // 设置定时器 0 为模式 0
TMOD |= 0x01;
for (i = 0; i < ms; i++) {
TH0 = 0xFC; // 定时 1ms
TL0 = 0x18;
TR0 = 1;
while (TF0 == 0);
TF0 = 0;
TR0 = 0;
}
}
// ADC 转换函数，完善 ADC 启动和读取流程
unsigned int read_ADC() {
unsigned int adc_value;
ADC_PIN = 1;
delay_ms(1);
ADC_PIN = 0;
delay_ms(1);
ADC_PIN = 1;
delay_ms(1);
// 启动 ADC 转换
// 等待转换完成，可添加适当的等待循环或查询 ADC 转换完成标志位（如果硬件支持）
// 读取 ADC 转换结果并返回
return adc_value;
}
// LCD 写命令函数
void lcd_write_command(unsigned char command) {
RS = 0;
RW = 0;
P0 = command;
EN = 1;
delay_ms(1);
EN = 0;
}
// LCD 写数据函数
void lcd_write_data(unsigned char data) {
RS = 1;
RW = 0;
P0 = data;
EN = 1;
delay_ms(1);
EN = 0;
}
// LCD 初始化函数
void lcd_init() {
lcd_write_command(0x38);
lcd_write_command(0x0C);
lcd_write_command(0x06);
lcd_write_command(0x01);
}
// 在 LCD 上显示字符串
void lcd_display_string(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) {
unsigned char address;
if (y == 0)
address = 0x80 + x;
else
address = 0xC0 + x;
lcd_write_command(address);
while (*str!= '\0') {
lcd_write_data(*str++);
}
}
// 串口初始化函数，添加波特率加倍设置以提高传输速度
void uart_init() {
TMOD &= 0x0F;
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xFD;
TL1 = 0xFD;
PCON = 0x80; // 波特率加倍
SCON = 0x50;
TR1 = 1;
}
// 串口发送一个字节数据
void uart_send_byte(unsigned char dat) {
SBUF = dat;
while (TI == 0);
TI = 0;
}
// 主函数
void main() {
unsigned int light_value;
unsigned char led_status = 0;
lcd_init();
uart_init();
while (1) {
// 读取光照强度值
light_value = read_ADC();
// 在 LCD 上显示光照强度值
lcd_display_string(0, 0, "Light:");
lcd_display_string(6, 0, (unsigned char *)itoa(light_value, NULL, 10));
// 根据光照强度控制 LED 灯
if (light_value > LIGHT_THRESHOLD) {
LED_PIN = 1;
led_status = 1;
} else {
LED_PIN = 0;
led_status = 0;
}
// 每隔一秒发送 LED 灯状态给串口调试助手，使用定时器 1 来实现更精准的定时发送
static unsigned int count = 0;
count++;
if (count >= 1000) { // 假设定时器 0 的延时为 1ms，这里计数到 1000 即为 1 秒
count = 0;
uart_send_byte(led_status);
}
// 检查串口是否有数据接收
if (RI == 1) {
unsigned char receive_data = SBUF;
RI = 0;
// 根据接收的数据控制 LED 灯亮灭
if (receive_data == '1') {
LED_PIN = 1;
} else if (receive_data == '0') {
LED_PIN = 0;
}
}
}
}
作者：YVJXHS
