单片机很好玩12，制作亮度随环境亮度变化的小灯

上一节，我们利用C语言编程单片机仿制了达文西的“古怪手电筒”，达成了“在有光的时候就会亮，在没有光的情况下绝对不会亮！”的目标。

其实在此基础上，C语言还能做些更好玩的东西。例如，制作一个小灯，这个小灯的亮度能够随着环境光线自我调整改变，如下图：

可以看出，当环境光线较强时，LED 小灯的亮度较暗，用塑料板遮住一部分光，使环境光线较暗时，LED 小灯则变亮了。或者稍作修改，也能实现相反的效果：环境光线越强，LED 小灯越亮，环境光线越弱，LED 小灯越暗。

设计能够自我调整亮度的 LED 小灯

和上一节一样，这里计划仍然使用C语言编程 51 单片机实现能够自我调整亮度的 LED 小灯，那么，51 单片机就是负责控制 LED 小灯的亮度的大脑。

使用 51 单片机控制 LED 小灯的亮度，可以参考第三节介绍的“呼吸灯”。

此外，单片机还需要能够感知环境光线的“眼睛”，光敏电阻就非常适合做单片机的眼睛，因为光敏电阻的阻值会随着照射在其上的光照强度改变而改变：

这样一来，我们可以将光敏电阻串入电路，再利用 51 单片机的 ADC 功能采集电阻两端的电压值。

因为光敏电阻的阻值随着环境光照改变，电阻两端的电压值也会随着环境光照改变，所以单片机就能够通过ADC模块采样值变化，获取环境光照情况。

让单片机“看到”环境光线

先来实现单片机的“眼睛”，即单片机的 ADC 模块。ADC的初始化是简单的，请看C语言代码如下：

void adc_init()
{
    P1ASF = 0x01;       
    ADC_RES = 0;
    ADC_CONTR = ADC_POWER|ADC_SPEEDLL;
    delay_about_100ms(2);
}

P1ASF = 0x01;表示将ADC的通道0打开，也即使用单片机的 P1.0 作为 ADC 输入口。获取一次 ADC 采样值的C语言代码如下：

// 获取 10 位 adc
WORD get_adc_res(BYTE ch)
{
    WORD res = 0;
    res = get_adc_h8bit(ch);
    res <<= 2;
    res |= ADC_LOW2;

    return res;
}

能够看出，因为 51 单片机是 8 位的单片机，所以若想采集 10 位的 ADC 值，需要两次组合。

这里的ADC相关代码比较简要，详细介绍可参考第 9 节文章。

使单片机具有控制 LED 小灯发光强度的能力

现在单片机能够“看到”环境光线强度了，再来看看单片机如何控制 LED 小灯的亮度。在第 3 节介绍“呼吸灯”时提到，可以控制一个周期内LED 小灯的亮灭持续时间长短，来实现控制 LED 小灯的亮度，核心 C 语言代码如下：

void delay(unsigned int n)
{
    unsigned int x;
    while(n--){
        x = 50;
        while(x--);
    }
}
void twinkle_once(unsigned char darkTime)
{
    P20 = 0;
    delay(100-darkTime);
    P20 = 1;
    delay(darkTime);
}

这里使用单片机的 P2.0 口控制 LED 小灯的发光周期。“呼吸灯”的C语言程序的设计思路是不断修改 darkTime 的值，使 LED 小灯亮暗逐渐缓慢变化。如果只是想实现控制 LED 小灯的亮度，可以将 twinkle_once() 函数放入 while 循环，通过修改传递给它的参数值来控制 LED 小灯的亮度。

C语言编程单片机，实现能够自我调整亮度的 LED 小灯

现在单片机既能“看到”环境光线，又能控制 LED 小灯的发光亮度了，现在将二者组合，使单片机能够根据环境光线的强度，自主改变 LED 小灯的发光强度。请看C语言代码如下：

void main()
{
    float vol;
    int dark_time = 0;
    adc_init();

    while(1){
        vol = 5.0*((float)get_adc_res(0))/1024.0;

        dark_time = (char)(110.0 *(vol/5.0));
        if(dark_time>100)
            dark_time = 100;
        twinkle_once(dark_time) ;
    }
}

以上C语言代码还是非常简单的，因为ADC采集的电压值 vol 介于 0~5V 之间，并且会随着环境光线的改变而改变。

dark_time 的最大值本应该是 100，但是 LED 小灯的发光强度与 dark_time 并不是线性的关系，这里为了获得更佳的效果，让最大值等于 110 了。

现在编译 C语言程序并烧写到单片机，会发现我们的设计成功了！

思考

本节介绍的能够自主根据环境光线强弱调整自己亮度的 LED 小灯，在某种程度上已经算是比较“智能”的小灯了，加上适当的调整，还能实现超过一定的亮度就关闭小灯，这就很有用了：黑夜里小灯较亮，能够照明环境，当天慢慢变亮时，灯就无需太亮，因为人们还可以借助自然光看清周围环境。当天大亮时，就不再需要小灯发光了，因此小灯就被自主关闭了。