| 标题 | 基于51单片机光电传感器室内区域定位系统设计 |
| 范文 | 李朋 摘要：室内的定位系统，目前最常见的是利用无线电、超声波等进行室内物质坐标的准确定位，文章介绍基于单片机技术以及运用光线的叠加性进行室内坐标的定位，系统运用了单片机最小系统以及型号为STC89C52芯片对室内可见光的定位，基于光电传感器对不同区域内的光照强度差异进行感应，获得的光照强度信息进行位置坐标的判断，实现对区域、坐标的准确测量，并实现延长断电后的恒流延续时间，为单片机提供稳定的、更长时间的工作电压。为了方便测量值的准确读取，综合考虑系统的设计成本，采用LCD1602显示测量值。 关键词：室内定位；区域定位；单片机最小系统 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）34-0035-02 随着无线局域网（WLAN）及通信技术的快速发展，基于位置服务系统（LBS）得到了广泛的关注，人们都在努力实现室内高精度定位。当今智能手机已经成为了人们与周围位置环境非常重要的信息接口，实现室内定位与导航将为人们的生活提供越来越多的便利，基于位置的服务已经成為人们生活的一部分。对于光电传感器室内区域定位系统的研究目前已经到达比较成熟的阶段，也在各个领域得到了广泛的应用，但是光电传感器在能耗方面以及在定位的准确度方面还存在着不足之处，本系统对在原有的基础上进行了改进，将光电传感器与低能耗的51单片机最小系统相结合降低系统控制的能耗以及成本。 1 研究目的 对于目前较为成熟的光电传感器，为了能够使光电传感器的应用范围更加广泛，本系统将光电传感器与应用十分广泛的51单片机相结合，在控制方面实现了有效的融合，51单片机的能耗低，也降低了系统的能耗。此外基于AT89C51芯片的系统，反应快速，符合光电传感器的设计标准，为了能够将位置坐标显示出来，本系统采用LCD1602显示屏显示。 2 系统材料 本系统利用了基于AT89C51芯片的单片机技术，利用单片机最小系统对系统进行整体控制。系统采用的CMOS 8位的微控制器[1]也为整个系统的编程提供了方便。CMOS微控制器与51系列的单片机引脚完全兼容，AT89C51单芯片8位CPU与可编程 Flash[2]也为本系统的灵活操作带来了高效的解决方案。本系统对光电传感器定位系统进行设计改造，意在解决光电传感器定位系统的高能耗的问题。 2.1 单片机最小系统 基于AT89C51的单片机最小系统（图1），最小系统利用了STC89C51 芯片其采了CMOS 8 位的微控制处理器，为了便于存储器在系统中的程序编写，本系统的采用了编程Flash存储器，也实现了较为常规的程序处理。 2.2 BH1750FVI光电传感器模块 光电传感器是将被测量的光照变化转变为电信号和数据信号[3]的变化，一般由光源、通路、光电器件等部分组成。本系统使用单片机最小系统进行程序的设计以及对电路的统一管理，将光源的变化转换成电平的变化从而引起接收数据的变化。将光强检测模块的检测数据通过AD转换将数据信号处理发送。通过检测电路检测，将数据直接输出到LCD1602显示屏中，便于直观反应坐标的值。 BH1750FVI是基于两线式的IIC串行总线接口，其集成电路可以直接将光照强度转换成数字信号输出，采用BH1750FVI芯片，利用低功耗的3.3V稳压器可以兼容3V-5V供电电源供电，电平转化可以兼容3V-5V系统通信电路。这种集成电路可以通过其收集到的光照强度来调整分辨率，可以检测在大范围内的光照强度变化其分辨率在1lx-65535lx 的范围，符合题目设计的基本要求。 2.3 测量电路 本电路是通过单片机最小系统进行控制，通过光电传感器测量光照强度，然后结合LCD1602对所测量的值、区域的相关信息进行显示，达到准确测试的目的。 2.4 控制电路 本电路是通过单片机最小系统进行控制，通过独立按键对LED进行控制，然后通过双机通信[4]，将发出的指令发送给测量电路单片机最小系统，然后执行相关程序，将计算的数据从LCD1602中显示定位坐标。 3 系统工作原理 对于本系统的设计主要有上图（图3）所示的几个模块构成，由单片机对LED闪烁频率进行控制驱动，并为光强检测模块提供电压，为LCD显示提供电信号。单片机控制LED灯光在肉眼不可察觉的频率下闪烁，通过光强检测模块光信号转化为电信号，将电信号作为单片机的输入信号，利用单片机最小系统将手机的电信号进行收集、整理、处理转存到输出寄存器中输出，通过LCD1602将坐标信号直观地显示出来。 4 结束语 本设计基本完成室内可见光定位系统基本功能，采用单片机AT89C52最小系统作为本设计的核心模块，通过在AT89C52上下载、调试程序，并结合无线通讯模块，实现了双机通信的功能。它的测量电路和控制电路相对独立，测量电路结合了LCD液晶显示模块，将光照强度和区域划分，以及区域的大概坐标都准确的表现出来，实现了单片机的控制功能，系统运行稳定。 本系统的设计将光电传感器在能耗方面得到了改善，没有过多考虑系统定位的精确度问题，所以系统在定位的精确度方面还有很大的提升空间，有望可以通过多传感器模块多方位进行精确地定位从而提高系统的整体性能，使光电传感器在生产生活应用的更加广泛。 参考文献： [1] Texas Instruments， Incorporated [SCHS155，C].CD54HC164， CD74HC164， CD54HCT164， CD74HCT164 （Rev. C） Data Sheet[Z].Texas Instruments，2012. [2] Texas Instruments， Incorporated [SBAS156，B]. Low-Power Rail-To-Rail Output 12-Bit Serial Input D/A Converter （Rev. B） Data Sheet[Z].Texas Instruments， 2012. [3] Texas Instruments， Incorporated [SLVS413，E]. Low Power DC/DC Boost Converter in SOT-23 Package （Rev. E） Data Sheet[Z].Texas Instruments， 2012. [4] Texas Instruments， Incorporated [SLAS735，F]. MSP430G2x53， MSP430G2x13 Mixed Signal Microcontroller （Rev. F） Data Sheet[Z].Texas Instruments， 2012. |
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