STC12C5A60S2 单片机，光敏电阻，步进电机，制作寻光器，始终指向光源

光纤传感专业的我转行做了嵌入式软件，可是心系光学专业啊。下班回来发现个 stc 的 51 单片机最小系统，是我之前做的，好久没碰了。正好手边有两个光敏电阻，结合着步进电机，琢磨着做一个寻光器玩玩，让箭头始终指向光源。

总体思路

因为要寻找光源，所以需要一个能感知外界光线的器件，这里选择了光敏电阻。一般，正对着光源才会接收到最强的光源，所以为了寻找到光源方向，仅仅能够探测到光纤还不够，还需要探测光的强度，这个工作就交给了 STC12C5A60S2 单片机的 ADC。当然，在使用 ADC 之前，需要设计电路，将光敏电阻的信息转换为电压信息。得到光源方向后，还需要一个能够转向光源的器件，这里选择了步进电机。所以要做的工作如下：

设计电路，将对光功率变化敏感的电阻信息转换为电压信息
设计单片机程序，驱动 STC12C5A60S2 的 AD 模块采集光敏电压信息
设计程序，驱动步进电机转动
设计算法，使步进电机时钟指向光源

将光敏电阻信息转换为光敏电压信息

这里直接使用了最简单的电路，如下图，就是一个可调电阻和光敏电阻串联，可调电阻的大小要与光敏电阻的常态接近。

STC12C5A60S2 的 AD 驱动程序

这个程序可参考：STC12C5A60S2 单片机的A/D转换c语言实例

步进电机驱动程序

我使用的是 28BYJ-48 步进电机，驱动程序非常简单，采用了单片机的 P0 口的低 4 位驱动。


\#include "reg51.h"
char motorIndex = 0;
unsigned char code beatCode[8] = {0xe,0xc,0xd,0x9,0xb,0x3,0x7,0x6};

void Delay2ms(unsigned int cnt)
{
    unsigned int i = 2000;
    while(cnt--)
        while(i--);
}

void MotorTurn(unsigned int rounds)
{
    while(rounds--){
        P0 = beatCode[motorIndex];
        motorIndex ++;
        motorIndex = motorIndex&0x07;
        Delay2ms(1);
    }
}

void MotorTurnBack(unsigned int rounds) // 反转
{
    while(rounds--){
        P0 = beatCode[motorIndex];      
        if(motorIndex > 0)
            motorIndex --;
        else
            motorIndex = 7;
        Delay2ms(1);
    }
}

寻光算法

算法也是考虑了很久，最后决定使用两个光敏电阻，两个光敏电阻的电路是相同的，都是上面介绍的电路。只不过，将两个电阻之间用隔光纸板隔开了，如下图

如果光源在左边，则左边的电阻接收光强比右边的大。如果光源在右边，则反之。如此一来，寻光算法就非常简单了，就是判断两边光强，那边强往哪边转。在实验之前，调节两个光敏电阻电路中的可调电阻，使两个光敏电阻在相同光强下，尽量输出接近的电压值。最后，总体程序如下：


void main()
{
    WORD res0 = 0, res1 = 0;

    InitADC();

    while(1){
        res0 = get_adc_res(0);
        res1 = get_adc_res(1);

        if(res0-20 > res1)
            MotorTurnBack(100);
        else if(res1-20 > res0)
            MotorTurn(100);

    }
}

可以看出，非常简单。单片机的 ADC 通道 0 和通道 1 分别探测两个光敏电阻电路输出的电压值，只要两个电压值差值大于阈值，则驱动步进电机步进100个角度。

最终，寻光器的工作效果如下：

[video width="544" height="960" mp4="https://www.xrkzn.cn/wp-content/uploads/2018/08/寻光器.mp4"][/video]