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51单片机光敏电阻+步进电机双轴自动追光系统程序原理图设计

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ID:975909 发表于 2022-5-16 08:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
制作出来的单片机双轴自动追光系统实物图如下：
51hei.png

51单片机双轴自动追光系统主要由STC89C52RC + 5516光敏电阻 + ADC0832+ ULN2803 + 步进电机 + LCD1602显示屏组成。
1.通过子电路板的上、下、左、右四个光敏电阻来感受四个方向的光强，自动寻找光强最强的方向。四个光敏电阻的分压电路将测得的光强转换为电信号，再通过两个ADC0832 转换为数字量，单片机对数据进行比较处理之后进行显示并输出控制信号通过ULN2803芯片驱动步进电机转动。
2.系统共设置有两个模式，自动模式与手动模式，可通过按键切换。
3.自动模式下分为寻光与避光模式，寻光模式下系统会自动寻找光照最强的地方，避光模式下系统会避开光照强烈的地方，可通过按键切换。
4.手动模式下可通过上下左右四个按键（只在手动模式有效）来控制电机的转动。
5.LCD1602 液晶屏实时显示ADC芯片转换的光敏数值
注意：由于系统功率有限，无法同时有效驱动显示屏和两个电机的运转，当所有器件均由电源线一个口供电时电机运转缓慢， 同时电机运转时会拉低整个系统的电压，显示屏会变暗，所以需要外接电池盒对两个步进电机进行单独供电，经过测试，接四节5 号南孚电池电机能正常运转，接三节5号南孚电池电机虽能运转但力矩过小（电机转动的力太小） ，稍微有障碍物或者控制线的阻挡就转不动了。 （电池盒电源线的夹子夹在左下角的P6 上，红夹子夹 ＋ 号一端，黑夹子夹 － 号端）

电路原理图如下：
51hei.png 51hei.png

还有原理图及实物图和Altium Designer-原理图及PCB工程因为文件太大没法上传

  • 将上下两部分连接的排线接好，两个电路板插口处上有文字标识，要对应插好,不要接反了
上 - 上
下  - 下
左  - 左
右  - 右
GND  - GND
VCC  - VCC
  •            将上下用螺丝连接起来
这根长螺丝插到底座上，如右图



3.将小螺丝刀插入底座上的黑色小螺丝，拧紧，上下主体连接完毕
            
4.连接电机的排线
上面这个电机的线插到最左边带有‘Y方向’标识的接口，红线朝右
下面这个电机的线插到中间带有‘X方向’标识的接口，红线朝右

5.检查线，屏幕是否插好，检查无误后接上电源线，打开电池盒背部的开关，打开板子上的电源开关，屏幕点亮，自动显示A/D转换的值，开机默认自动寻光模式。（用安卓线供电无需电池盒）


单片机源程序如下:
  1. #include <reg52.h>
  2. #include "Delay.h"
  3. #include "ADC0832.h"
  4. #include "LCD1602.h"
  5. #include "StepMotor.h"

  7. #define uchar unsigned char        //宏定义
  8. #define uint  unsigned int        //宏定义

  10. #define Light_Sensty  3                 //感光灵敏度

  12. sbit Key_Pattern = P3^4;        //模式切换
  13. sbit Key_Blk_or_Lgt = P3^5;        //自动寻/避光
  14. sbit Key_Up           =        P3^0;         //上按键
  15. sbit Key_Down         =         P3^1;         //下按键
  16. sbit Key_Left         =         P3^2;         //左按键
  17. sbit Key_Right        =         P3^3;         //右按键

  19. uchar Up_data,Down_data,Right_data,Left_data;//X,Y方向的光照数值
  20. bit flag_Blk_or_Lgt;        //用于切换寻黑、寻光
  21. bit flag_Auto_or_Hand;        //用于切换自动、手动


  24. uchar code *DIS1=" Welcome to use ";
  25. uchar code *DIS2=" Wait a jiff    ";
  26. uchar code *DIS3="                ";
  27. uchar code table[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};//显示数字码表

  29. /********************************************************************
  30. * 名称 : void DataDisplay(void)
  31. * 功能 : 获取光照数值的个、十、百位的数
  32. * 输入 : 无
  33. * 输出 : 无
  34. ***********************************************************************/
  35. typedef struct LIGHT         
  36. {
  37.         uchar bai1,shi1,ge1; //上下
  38.         uchar bai2,shi2,ge2; //左右
  39. }LIGHT1;
  40. LIGHT1 AD1,AD2;

  42. void DisplayInit(void)
  43. {
  44.         L1602_string(1,1,DIS1);//开机显示
  45.            L1602_string(2,1,DIS2);   
  46.            DelayMs(200);
  47.            L1602_char(2,13,'.');
  48.            DelayMs(200);
  49.            L1602_char(2,14,'.');
  50.            DelayMs(200);
  51.            L1602_char(2,15,'.');
  52.            DelayMs(300);  
  53.            L1602_string(1,1,"U:000 D:000 Auto");        //开机显示
  54.            L1602_string(2,1,"L:000 R:000 Sun ");
  55. }

  57. /********************************************************************
  58. * 名称 : void DataDisplay(void)
  59. * 功能 : 光照数值显示
  60. * 输入 : 无
  61. * 输出 : 无
  62. ***********************************************************************/
  63. void DataDisplay(void)
  64. {
  65.         uchar i;
  66.         for(i=0;i<5;i++)
  67.         {Up_data = Adc0832_Read_1(0);}Delayus(100);         //获取上方电压值                           

  69.         for(i=0;i<5;i++)
  70.         {Down_data = Adc0832_Read_1(1);}Delayus(100);         //获取下方电压值                           

  72.         for(i=0;i<5;i++)
  73.         {Right_data = Adc0832_Read_2(0);}Delayus(100);        //获取右方电压值                 

  75.         for(i=0;i<5;i++)
  76.         {Left_data = Adc0832_Read_2(1);}Delayus(100);        //获取左方电压值
  77.         
  78.         

  80.         AD1.bai1 = Up_data/100%10;                  //分离百位
  81.         AD1.shi1 = Up_data/10%10;                  //分离十位
  82.         AD1.ge1  = Up_data%10;                          //分离个位

  84.         AD1.bai2 = Down_data/100%10;
  85.         AD1.shi2 = Down_data/10%10;
  86.         AD1.ge2  = Down_data%10;

  88.         AD2.bai1 = Right_data/100%10;
  89.         AD2.shi1 = Right_data/10%10;
  90.         AD2.ge1  = Right_data%10;

  92.         AD2.bai2 = Left_data/100%10;
  93.         AD2.shi2 = Left_data/10%10;
  94.         AD2.ge2  = Left_data%10;

  96.         L1602_char(1,3,table[AD1.bai1]+0X30); //显示百位
  97.         L1602_char(1,4,table[AD1.shi1]+0X30); //显示十位
  98.         L1602_char(1,5,table[AD1.ge1]+0X30);  //显示个位
  99.         DelayMs(5);                                                          //延时5毫秒
  100.         L1602_char(1,9,table[AD1.bai2]+0X30);
  101.         L1602_char(1,10,table[AD1.shi2]+0X30);
  102.         L1602_char(1,11,table[AD1.ge2]+0X30);
  103.         DelayMs(5);
  104.         L1602_char(2,3,table[AD2.bai1]+0X30);
  105.         L1602_char(2,4,table[AD2.shi1]+0X30);
  106.         L1602_char(2,5,table[AD2.ge1]+0X30);
  107.         DelayMs(5);
  108.         L1602_char(2,9,table[AD2.bai2]+0X30);
  109.         L1602_char(2,10,table[AD2.shi2]+0X30);
  110.         L1602_char(2,11,table[AD2.ge2]+0X30);
  111.         DelayMs(5);

  113.         if(flag_Auto_or_Hand)         //自动模式时显示
  114.         {
  115.                 L1602_string(1,13,"Auto");
  116.                 if(flag_Blk_or_Lgt)
  117.                 {
  118.                         L1602_string(2,13,"Sun ");
  119.                 }
  120.                 else
  121.                 {
  122.                         L1602_string(2,13,"Dark");
  123.                 }
  124.         }
  125.         else                                    //手动模式时显示
  126.         {
  127.                 L1602_string(1,13,"Hand");
  128.                 L1602_string(2,13,"    ");
  129.         }


  132. }

  134. /********************************************************************
  135. * 名称 : void Auto_Mode(void)
  136. * 功能 : 自动模式
  137. * 输入 : 无
  138. * 输出 : 无
  139. ***********************************************************************/
  140. void Auto_Mode(void)
  141. {
  142.         int Value_Y,Value_X;
  143.         Value_Y=(int)Up_data-(int)Down_data;   //上下光照值差值
  144.         Value_X=(int)Right_data-(int)Left_data;//左右光照值差值
  145.         
  146.         if(flag_Blk_or_Lgt)//寻光
  147.         {
  148.                 if(Value_Y<(-Light_Sensty))        //上方光照值小于下方光照值
  149.                 {Motor_Down();}                //下转
  150.                 else if(Value_Y>Light_Sensty)        //上方光照值大于下方光照值
  151.                 {Motor_Up();}                 //上转
  152.                 else if((Value_Y>(-Light_Sensty))&&(Value_Y<Light_Sensty))//上  下光照值相差不大
  153.                 {Motor1_Stop();}        //停止

  155.                 if(Value_X<(-Light_Sensty))        //右方光照值小于左方光照值
  156.                 {Motor_Left();}                //左转
  157.                 else if(Value_X>Light_Sensty)        //右方光照值大于左方光照值
  158.                 {Motor_Right();}        //右转
  159.                 else if((Value_Y>(-Light_Sensty))&&(Value_Y<Light_Sensty))//左右光照值相差不大
  160.                 {Motor2_Stop();}        //停止
  161.         }
  162.         else                           //避光
  163.         {

  165.                 if(Value_Y<(-Light_Sensty))
  166.                 {Motor_Up();}                   //上转
  167.                 else if(Value_Y>Light_Sensty)
  168.                 {Motor_Down();}                   //下转
  169.                 else if((Value_Y>(-Light_Sensty))&&(Value_Y<Light_Sensty))
  170.                 {Motor1_Stop();}

  172.                 if(Value_X<(-Light_Sensty))
  173.                 {Motor_Right();}           //右转
  174.                 else if(Value_X>Light_Sensty)
  175.                 {Motor_Left();}                //左转
  176.                 else if((Value_Y>(-Light_Sensty))&&(Value_Y<Light_Sensty))
  177.                 {Motor2_Stop();}        //停止
  178.         }
  179. }

  181. /********************************************************************
  182. * 名称 : void Hand_Mode(void)
  183. * 功能 : 手动模式
  184. * 输入 : 无
  185. * 输出 : 无
  186. ***********************************************************************/
  187. void Hand_Mode(void)
  188. {
  189.         if(Key_Up==0)
  190.         {
  191.                 DelayMs(10);
  192.                 if(Key_Up==0)
  193.                 {
  194.                         while(!Key_Up)
  195.                          Motor_Up();
  196.                 }
  197.                 while(!Key_Up);
  198.         }

  200.         if(Key_Down==0)
  201.         {
  202.                 DelayMs(10);
  203.                 if(Key_Down==0)
  204.                 {
  205.                         while(!Key_Down)
  206.                          Motor_Down();        
  207.                 }
  208.                 while(!Key_Down);
  209.         }

  211.         if(Key_Left==0)
  212.         {
  213.                 DelayMs(10);
  214.                 if(Key_Left==0)
  215.                 {
  216.                         while(!Key_Left)
  217.                          Motor_Left();
  218.                 }
  219.                 while(!Key_Left);
  220.         }

  222.         if(Key_Right==0)
  223.         {
  224.                 DelayMs(10);
  225.                 if(Key_Right==0)
  226.                 {                        
  227.                         while(!Key_Right)                        
  228.                          Motor_Right();                                
  229.                 }
  230.                 while(!Key_Right);
  231.         }

  233.         Motor1_Stop();
  234.         Motor2_Stop();        
  235. }

  237. /********************************************************************
  238. * 名称 : void Mode_Switch(void)
  239. * 功能 : 模式切换        切换自/手动        、寻/避光
  240. * 输入 : 无
  241. * 输出 : 无
  242. ***********************************************************************/
  243. void Mode_Switch(void)
  244. {
  245.         if(Key_Pattern==0)                 //模式切换按键按下
  246.         {
  247.                 DelayMs(10);                //延时消抖
  248.                 if(Key_Pattern==0)        //确实按下
  249.                 {
  250.                         flag_Auto_or_Hand=!flag_Auto_or_Hand;//自动/手动切换标志位反转        
  251.                 }
  252.                 while(!Key_Pattern);//松手检测
  253.         }

  255.         if(flag_Auto_or_Hand)         //如果工作在自动模式
  256.         {
  257.                 if(Key_Blk_or_Lgt==0)//寻/避光按键按下        
  258.                 {
  259.                         DelayMs(10);         //延时消抖
  260.                         if(Key_Blk_or_Lgt==0)//确实按下
  261.                         {
  262.                                 flag_Blk_or_Lgt=!flag_Blk_or_Lgt;// 寻光/避光标志位反转               
  263.                         }
  264.                         while(!Key_Blk_or_Lgt);//松手检测
  265.                 }
  266.         }
  267. }


  270. void main(void)
  271. {
  272.    L1602_init();//LCD1602初始化
  273.      
  274.    flag_Auto_or_Hand = 1;//自动模式
  275.    flag_Blk_or_Lgt   = 1;//寻光模式
  276.    DisplayInit();
  277.    while(1)
  278.    {
  279.             DataDisplay();//数值显示
  280.          Mode_Switch();//模式切换

  282.          if(flag_Auto_or_Hand)//控制位为1时
  283.          {
  284.                  Auto_Mode();//自动模式
  285.          }                                          //控制位为0时
  286.          else
  287.          {
  288.                   Hand_Mode();//手动模式
  289.          }
  290.          
  291.    }
  292. }
复制代码

元件清单
元件 值 数量/个
电容
104电容（0.01uf） 4
30pf瓷片电容 2
10uf电解电容 1
电阻
500Ω 1
10k 5
10k电位器 1
10k排阻 1
5516光敏电阻 4
晶振 11.0592Mhz 1
51单片机 STC89C52 1
IC芯片座
40p 1
18p 1
8p 2
排针
5p 2
6p 2
3p 2
4p 1
3p*2 1
轻触按键 4脚 7
电源插座 DC005 1
电源开关 SS-12D07 3脚2挡 直插 1
LED灯 红色 1
短接帽 两脚 2
M3螺丝
圆头3*5mm 4
圆头3*25mm 2
联轴器固定螺丝 6
M4螺丝 圆头4*60mm 1
螺帽 M3 6
M4 1
联轴器 内径 4mm-5mm 2
XH2.54排线 6p 1
LCD显示屏 LCD1602 1
电源线 DC005 1
步进电机 28byj-48 2
ADC0832 直插 2
ULN2803 直插 1


Keil代码附件下载: 程序.7z (4.68 MB, 下载次数: 151)
手动模式.bmp
主程序.jpg
自动模式.bmp

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ID:962396 发表于 2022-7-12 23:52 | 显示全部楼层
感谢，学习中
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ID:566128 发表于 2023-2-14 16:01 | 显示全部楼层
请问一下，有仿真图吗
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ID:505058 发表于 2023-3-25 00:33 来自手机 | 显示全部楼层
小白鹭 发表于 2023-2-14 16:01
请问一下，有仿真图吗

这是我B站的资源
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ID:505058 发表于 2023-3-25 00:33 来自手机 | 显示全部楼层
我B站的东西都放这来了
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ID:47634 发表于 2023-3-25 08:55 | 显示全部楼层
不错不错，很好的制作资料
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ID:1068108 发表于 2023-4-13 19:44 来自手机 | 显示全部楼层
我想问一下，用stc15内部adc测光强，protues仿真数值可以随光源距离改变 ，但是下载到板子一直没有变化是什么原因
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ID:1107443 发表于 2024-1-1 20:21 | 显示全部楼层
158751hei0141 发表于 2023-3-25 00:33
我B站的东西都放这来了

你B站是啥啊，我去看看你的，我现在正学这个了
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ID:289826 发表于 2024-3-6 22:38 | 显示全部楼层
下载学习一下，谢谢分响
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ID:505058 发表于 2024-3-17 07:36 来自手机 | 显示全部楼层
此项目是本人于B站发布的项目，B站视频地址：BV1qQ4y1r7MQ，望各位知悉！！！
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