光線強(qiáng)弱檢測
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>A/D 轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)控制系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)采集器件，利用A/D 轉(zhuǎn)換器件可以使單片機(jī)
處理模擬信號。本實(shí)驗(yàn)中，單片機(jī)使用串行A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0832 和光電池實(shí)現(xiàn)對光線
強(qiáng)弱的檢測和判斷，并把檢測結(jié)果用數(shù)碼管顯示。通過實(shí)驗(yàn)需掌握以下知識要點(diǎn)：
1．掌握串行A/D 轉(zhuǎn)換器的使用方法。
2．掌握單片機(jī)系統(tǒng)中A/D 轉(zhuǎn)換器的作用
3．掌握光電池模塊的使用方法
二、預(yù)備知識
1．光電池模塊
光電池模塊由光電池和放大電路組成。光電池的輸出電壓與光線強(qiáng)度成正比，但其輸
出電壓較小，且輸出電壓范圍與A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓范圍不匹配。放大電路對光電池的
輸出電壓進(jìn)行放大，使其輸出電壓的變化范圍為0~5V。光電池模塊的電路如下圖所示：

圖3-16 光電池模塊電路圖
圖中BT1 是光電池，運(yùn)放U1A 是電壓跟隨器，用于阻抗匹配。U1B 實(shí)現(xiàn)電壓放大，調(diào)
整Rx，能調(diào)整電路放大倍數(shù)，可以在規(guī)定光線強(qiáng)度內(nèi)，使輸出電壓的范圍為0-5V。C1、C2
用于旁路高頻干擾信號，抑制干擾。
2．串行A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0832
A/D 轉(zhuǎn)換芯片是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的數(shù)模接口芯片，用于將單片機(jī)不能直接處理的模
擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。A/D 轉(zhuǎn)換芯片按輸出方式分，有串行輸出和并行輸出兩種類型。并行
A/D 與單片機(jī)連接時(shí)需要占用較多的I/O 口，但編程較簡單；串行A/D 與單片機(jī)連接只需
占用2-3 個(gè)普通I/O 口。
ADC0832 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的8 位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，它有兩個(gè)輸入通道，可
以輸入兩路模擬電壓。其數(shù)據(jù)輸出采用SPI 串行輸出，與單片機(jī)連接時(shí)只需要占用三個(gè)普
通I/O 口。ADC0832 的引腳定義和在“旋風(fēng)”小車中的連接如下圖所示：

圖3-17 ADC0832 的引腳定義和連接
ADC0832 的引腳功能如下表：
表3-5 ADC0832 的引腳及連接
引腳序號 標(biāo)號 功能 在“旋風(fēng)”小車上的連接
1 CS 片選，低電平有效 接P2.0
2 CH0 模擬量輸入端0 通過跳線接J3
3 CH1 模擬量輸入端1 通過跳線接J4
4 GND 電源負(fù)極 接電源負(fù)極
5 DI 串行數(shù)據(jù)輸入端 與DO 端共接P3.6
6 DO 串行數(shù)據(jù)輸出端 與DI 端共接P3.6
7 CLK 時(shí)鐘脈沖輸入端 接P3.7
8 VCC 電源正極（5V） 接+ 5V
ADC0832 的實(shí)例程序如下：
1、TLC0832 的軟件接口程序
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 的片選端接P2.0
AD: MOV R7 , #08
CLR ADCLK
CLR CS0832 ；ADC0832 有
SETB ADCDIO ；第一個(gè)脈沖下降沿前，DI 端必須為“1”
SETB ADCLK
NOP
CLR ADCLK ；脈沖下降沿
SETB ADCDIO ；輸出“1”選擇單極性輸出

SETB ADCLK
NOP
CLR ADCLK ；脈沖下降沿，數(shù)據(jù)輸出
CLR ADCDIO ；輸出“0”選擇CH0 通道
SETB ADCLK
NOP
CLR ADCLK ；脈沖下降沿，數(shù)據(jù)輸出
NOP
SETB ADCLK
NOP
SETB ADCDIO
AD0: CLR ADCLK ；逐位讀入A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果
NOP
SETB ADCLK
MOV C,ADCDIO ；把ADC0832 的數(shù)據(jù)讀入標(biāo)志位C
RLC A ；用移位指令，把數(shù)據(jù)移入累加器ACC 中
DJNZ R7,AD0 ；讀取8 次
SETB CS0832
MOV 30H,A ；轉(zhuǎn)換結(jié)果存在30H 中
……
以上程序段對ADC0832 的CH0 端輸入的模擬電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果存放在30H 單元。
三、硬件連接
1．連接按鍵顯示模塊。
2．把光電池模塊插在J3 插座上，并將JP6 的右端短接。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1．根據(jù)硬件連接要求連接硬件線路
2．編程實(shí)現(xiàn)以下功能：
用A/D 轉(zhuǎn)換器把光電池模塊輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)直接
顯示數(shù)碼管上。程序流程圖如下：

圖3-18 A/D 轉(zhuǎn)換及顯示程序流程圖

3．分別把光電池置于暗處和光線較強(qiáng)處，觀察記錄顯示的數(shù)據(jù)。
五、擴(kuò)展內(nèi)容
1．控制小車原地轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，然后再轉(zhuǎn)動(dòng)到光線最強(qiáng)的方向停止。
注：① 為了使光電池檢測光的方向性更強(qiáng)，可以在光電池上套一個(gè)黑色的塑料筒。
② 編程思路：
先讓小車慢速旋轉(zhuǎn)一圈以上，在旋轉(zhuǎn)過程中連續(xù)用A/D 轉(zhuǎn)換器采集光電池模塊輸出電
壓，并只保留其最大值。這樣就確定了光線最強(qiáng)處的數(shù)值，然后讓小車?yán)^續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到采
集的數(shù)據(jù)大于等于最大值是小車停止。整個(gè)過程小車旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)不應(yīng)超過兩圈。
六思考題
1．小車上采用串行A/D 轉(zhuǎn)換器有何優(yōu)點(diǎn)？
2．查閱資料，列出ADC0832 芯片的 技術(shù)參數(shù)。
3．在本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把顯示的結(jié)果修改為照度單位，應(yīng)如何修改？