发布时间 : 星期二 文章温室中光照度的实时检测及自动控制系统更新完毕开始阅读4cbeb348dd88d0d232d46a37
4 软件设计
4.1 软件流程图
系统软件流程图如图4.1所示。程序进入主函数后，进行各项参数的初始化，其中会设定一个默认的光照度参考值，如果之后不用设置按键进行修改，则程序将会以此设定值进行比较。模数转换器将不停的采集光照传感器的数据，程序会将此采集的数据与设定值进行比较。如果该采集值大于系统设定的阈值，说明外界环境的光照强度过大，此时将直接关闭PWM输出，使灯熄灭。如果采集值在阈值以下，则将其与设定值进行比较，如果大于设定值，说明外界光照强度大于所需，这时PWM将减小占空比输出，使得灯的亮度变暗；如果小于设定值，说明外界光照强度小于所需，这时PWM将增大占空比输出，使得灯的亮度变亮。
图4.1 系统软件流程图
4.2 程序调试
STC89C52单片机采用C语言作为编程语言，方便编写。我使用Keil软件来对程序进行编写和编译。Keil里面针对C语言具有对不同部分和关键词用不同颜色来区分的功能，因此在视觉方面对代码的编写很方便。并且代码编写完成后，可以直接进行编译，生成hex文件来下载到单片机中。
如图4.2，打开Keil程序后，需要新建工程，之后要选择所使用的单片机型号。这里我们直接选择STC89C52即可，确定后就新建了一个工程了。在左侧的工程里
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添加C语言文件，并保存，之后就可以在这个文件中编写源程序了。
图4.2 Keil新建工程时选择单片机型号
程序编写完成后，先及时保存，防止丢失。点击编译按钮，Keil将对源程序进行编译，并会在下边显示出编译结果。如果程序有错误，下面就会显示出错误类型和位置，双击报错的那一行即可定位到源程序出现错误的位置。对源程序进行修改后，再次编译，直至编译后不再报错为止。当源程序没有问题后，点击目标工具选项按钮，找到输出选项卡，把“生成HEX文件”的前面勾上，确定后再次进行编译，则在工程文件夹里就生成了一个以hex为后缀名的文件。单片机不能识别C语言程序本身，只能通过编译器编译成hex文件，把hex文件载入单片机才能使单片机正常运行。如图4.3，程序编译完成后显示错误数为0。
图4.3 编译程序
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4.3 仿真分析
确定了方案、画出了电路图、写出了程序之后，就需要来验证本设计方案是否可行。因此，我用Proteus软件来进行仿真。Proteus软件是一个专业的电路设计仿真软件。利用此软件可以搭建电路系统，丰富的元件库足够满足本设计所需，使用时只需要选定需要的元件，在绘图区域点击鼠标，元件便能出现在绘图区域。在该软件中，我们不仅可以对元件进行参数的调整，还可以更改其文字标识，方便我们识别。
如图4.4所示，根据硬件原理图，搭建出本系统的电路仿真图。其中光敏电阻用滑动变阻器代替。由于Proteus元件库里没有STC89C52芯片，在此选用和其功能一样的另一公司生产的同类型单片机AT89C52，这并不会对仿真的结果造成任何影响。为了更直观地显示调光结果，在输出端接上示波器，这样就可以在仿真的时候能够简单明了地看到，当输入改变时，输出的PWM的波形也会随之相应改变。
图4.4 系统仿真图
要想使系统能够正常运行，程序是必不可少的。双击单片机芯片，弹出对话框，
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在“Program File”这一项里打开文件浏览，选择之前生成的hex文件，点击确定，这样就把程序载入到了单片机中。如图4.5所示。
图4.5 Proteus中向单片机载入程序
成功载入程序文件后，点击界面左下角的开始按钮，即可开始进行仿真。开始仿真后，数码管会显示A/D转换器采集到的数据。右键单击示波器元件，选择“Digital Oscilloscope”，即可打开示波器监视界面。
根据设计方案来分析，当数码管显示的数字较小的时候，代表着外界光照强度较小，这时就需要提高灯的亮度来进行补偿，因此PWM的输出波形的占空比就会比较大，即高电平图像比较宽，低电平图像比较窄；当数码管显示的数字较大的时候，代表着外界光照强度较大，这时就需要降低灯的亮度来进行削减，因此PWM的输出波形的占空比就会比较小，即高电平图像比较窄，低电平图像比较宽；当数码管显示数值直接大于阈值200的时候，说明外界光强过强，需要直接熄灭灯，即关闭PWM输出，这时的波形图象将是一条低电平直线。
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