光线强弱检测实验

光线强弱检测
一、实验目的
A/D 转换器是单片机控制系统常用的数据采集器件，利用A/D 转换器件可以使单片机
处理模拟信号。本实验中，单片机使用串行A/D 转换芯片ADC0832 和光电池实现对光线
强弱的检测和判断，并把检测结果用数码管显示。通过实验需掌握以下知识要点：
1．掌握串行A/D 转换器的使用方法。
2．掌握单片机系统中A/D 转换器的作用
3．掌握光电池模块的使用方法
二、预备知识
1．光电池模块
光电池模块由光电池和放大电路组成。光电池的输出电压与光线强度成正比，但其输
出电压较小，且输出电压范围与A/D 转换器的参考电压范围不匹配。放大电路对光电池的
输出电压进行放大，使其输出电压的变化范围为0~5V。光电池模块的电路如下图所示：

图3-16 光电池模块电路图
图中BT1 是光电池，运放U1A 是电压跟随器，用于阻抗匹配。U1B 实现电压放大，调
整Rx，能调整电路放大倍数，可以在规定光线强度内，使输出电压的范围为0-5V。C1、C2
用于旁路高频干扰信号，抑制干扰。
2．串行A/D 转换芯片ADC0832
A/D 转换芯片是单片机系统中常用的数模接口芯片，用于将单片机不能直接处理的模
拟量转换为数字量。A/D 转换芯片按输出方式分，有串行输出和并行输出两种类型。并行
A/D 与单片机连接时需要占用较多的I/O 口，但编程较简单；串行A/D 与单片机连接只需
占用2-3 个普通I/O 口。
ADC0832 是美国模拟器件公司生产的8 位串行模数转换芯片，它有两个输入通道，可
以输入两路模拟电压。其数据输出采用SPI 串行输出，与单片机连接时只需要占用三个普
通I/O 口。ADC0832 的引脚定义和在“旋风”小车中的连接如下图所示：

图3-17 ADC0832 的引脚定义和连接
ADC0832 的引脚功能如下表：
表3-5 ADC0832 的引脚及连接
引脚序号 标号 功能 在“旋风”小车上的连接
1 CS 片选，低电平有效 接P2.0
2 CH0 模拟量输入端0 通过跳线接J3
3 CH1 模拟量输入端1 通过跳线接J4
4 GND 电源负极 接电源负极
5 DI 串行数据输入端 与DO 端共接P3.6
6 DO 串行数据输出端 与DI 端共接P3.6
7 CLK 时钟脉冲输入端 接P3.7
8 VCC 电源正极（5V） 接+ 5V
ADC0832 的实例程序如下：
1、TLC0832 的软件接口程序
ORG 0000H
ADCDIO BIT P3.6 ；ADC0832 的DI 和DO 端接P3.6
ADCLK BIT P3.7 ；ADC0832 的CLK 端接P3.7
CS0832 BIT P2.0 ；ADC0832 的片选端接P2.0
AD: MOV R7 , #08
CLR ADCLK
CLR CS0832 ；ADC0832 有
SETB ADCDIO ；第一个脉冲下降沿前，DI 端必须为“1”
SETB ADCLK
NOP
CLR ADCLK ；脉冲下降沿
SETB ADCDIO ；输出“1”选择单极性输出

SETB ADCLK
NOP
CLR ADCLK ；脉冲下降沿，数据输出
CLR ADCDIO ；输出“0”选择CH0 通道
SETB ADCLK
NOP
CLR ADCLK ；脉冲下降沿，数据输出
NOP
SETB ADCLK
NOP
SETB ADCDIO
AD0: CLR ADCLK ；逐位读入A/D 转换结果
NOP
SETB ADCLK
MOV C,ADCDIO ；把ADC0832 的数据读入标志位C
RLC A ；用移位指令，把数据移入累加器ACC 中
DJNZ R7,AD0 ；读取8 次
SETB CS0832
MOV 30H,A ；转换结果存在30H 中
……
以上程序段对ADC0832 的CH0 端输入的模拟电压进行转换，并将结果存放在30H 单元。
三、硬件连接
1．连接按键显示模块。
2．把光电池模块插在J3 插座上，并将JP6 的右端短接。
四、实验内容
1．根据硬件连接要求连接硬件线路
2．编程实现以下功能：
用A/D 转换器把光电池模块输出的模拟电压转换为一个字节的数据，并将该数据直接
显示数码管上。程序流程图如下：

图3-18 A/D 转换及显示程序流程图

3．分别把光电池置于暗处和光线较强处，观察记录显示的数据。
五、扩展内容
1．控制小车原地转动一圈，然后再转动到光线最强的方向停止。
注：① 为了使光电池检测光的方向性更强，可以在光电池上套一个黑色的塑料筒。
② 编程思路：
先让小车慢速旋转一圈以上，在旋转过程中连续用A/D 转换器采集光电池模块输出电
压，并只保留其最大值。这样就确定了光线最强处的数值，然后让小车继续旋转，直到采
集的数据大于等于最大值是小车停止。整个过程小车旋转的圈数不应超过两圈。
六思考题
1．小车上采用串行A/D 转换器有何优点？
2．查阅资料，列出ADC0832 芯片的 技术参数。
3．在本实验的基础上，把显示的结果修改为照度单位，应如何修改？