PIC项目（9）——基于PIC16F877A的环境光照检测系统

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：

1. 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。
2. 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），
3. 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。
4. 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。
5. 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，
6. 该时间会显示在LCD屏幕上。
7. 测到的电压值也通过串口，向上位机发送。

3.硬件实现

本次使用的PIC单片机开发板如下图

它分为底板和子板，上层那个绿色的就是子板，下面红的是底板。

?底板全貌如下：

?其原理图如下：

子板的原理图如下：

?

实现过程中的一些实物图如下所示：

?

?

上位机显示如下：

?

4.课题意义?

设计PIC单片机环境光照检测的课题具有以下几个意义：

1. 学习和应用单片机和传感器技术：设计PIC单片机环境光照检测需要学习和应用单片机的基本原理和编程技术，以及光敏传感器的工作原理和使用方法。通过该课题，学生可以增强对单片机和传感器技术的理解和应用能力。

2. 熟悉模拟信号采集和处理：环境光照检测需要采集和处理模拟信号。学生在设计过程中可以学习和熟悉模拟信号采集技术，包括模拟信号的采样、滤波和转换为数字信号的方法。这可以帮助学生提高模拟信号处理的能力。

3. 实践电路设计和调试能力：设计环境光照检测电路需要设计和调试相关的电路，如传感器接口电路和模拟信号处理电路。学生可以通过该课题锻炼电路设计和调试的能力，学习电路原理和实际应用技巧。

4. 了解环境光照的影响和应用场景：环境光照检测可以用于自动调节照明系统、车辆灯光控制等场景。学生通过设计和实践环境光照检测课题，可以更好地了解环境光照的影响和应用场景，在智能化控制系统和自动化领域有实际应用。

5. 培养创新思维和解决问题的能力：在设计PIC单片机环境光照检测的过程中，学生可能会遇到各种问题和挑战，需要运用创新思维和解决问题的能力。通过培养解决问题的能力，学生可以更好地应对未来工程领域的挑战。

综上所述，设计PIC单片机环境光照检测的课题对于学生提高单片机和传感器技术、电路设计和创新能力非常有意义。同时，环境光照检测在智能和自动化领域有广泛应用，这也使得该课题具有实用性和可操作性，有助于学生将所学的知识应用到实际生活和工作中。

5.完整工程

基于PIC16F877A的环境监测系统资源-CSDN文库https://download.csdn.net/download/guangali/88673968?spm=1001.2014.3001.5503