【正文】 ............................................................................... 8 第三章 控制模塊軟件設(shè)計 ......................................................................................... 11 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 ......................................................................................... 11 系統(tǒng)自檢初始化 ........................................................................................... 11 定時中斷處理設(shè)計 ....................................................................................... 12 數(shù)據(jù)采集模塊 ..................................................................................................... 12 人體存在傳感器的優(yōu)缺點 ........................................................................... 12 數(shù)據(jù)采集軟件的實現(xiàn) ................................................................................... 12 時鐘模塊 ............................................................................................................. 13 數(shù)據(jù)輸入輸出 ............................................................................................... 13 時鐘程序設(shè)計 ............................................................................................... 14 顯示 驅(qū)動模塊 ..................................................................................................... 16 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 ............................................................................. 18 單片機系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟 ............................................................................. 18 主要問題分析 ..................................................................................................... 19 第五章 總結(jié)與展望 ..................................................................................................... 21 總結(jié) ..................................................................................................................... 21 展望 ..................................................................................................................... 21 致 謝 ..............................................................................................錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ....................................................................................................................... 22 第一章 教室燈光控制器簡介與方案分析 1 第一章 教室燈光控制器簡介與方案分析 教室燈光控制器簡介 本課題設(shè)計的控制器可有效的實現(xiàn)教室燈光的智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號和環(huán)境光強度信號等外界因素。環(huán)境光的強度達到一定值時不開燈，環(huán)境光強度在一定閥值以下且有人 存在時開燈，實驗證明這種方案可以實現(xiàn)對教室燈進行智能控制。 教室燈光控制器一般安裝在教室內(nèi)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時應(yīng)使人體活動方向與人體傳感器中兩個熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號采集更加靈敏、可靠，同時還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。 系統(tǒng)控制方案分析 該控制器以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動與手動控制相兼容。在自然環(huán)境光較強光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈；在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開后再 延時一定時間后關(guān)燈。同時，還可設(shè)置作息時間來控制，夜晚超過12 點，若還有人存在，則關(guān)閉自動控制器的運行，改用開關(guān)來手動控制，以解決因特殊情況下，自動控制器的不人性化運行。 所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到設(shè)計目的。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 2 第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計 系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成及簡介 系統(tǒng)控制單元是以 AT89S51 單片機主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：環(huán)境光采集電路、時鐘模塊、 熱釋紅外 傳感器模塊、看門狗模塊、按鍵電路、EEPROM 存儲模塊、超時報警模塊、數(shù)碼管顯示模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。 圖 21 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖 環(huán)境光模塊采用光敏 三極管 來檢測環(huán)境光的強度，有光照時，電阻減小，隨著光照強度的減弱，電阻逐漸增大，把光信號轉(zhuǎn)化成電信號，實現(xiàn)對光強度的檢測。 人體存在傳感器模塊采用 HP208 是基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，實現(xiàn)對人體存在的檢測。 硬 件時鐘模塊采用具有充電能力的低功耗，具有臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器的實時時鐘芯片 DS1302。該電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛的使用。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及故障保護部分由 X5045 組成， X5045 是一種串行通訊的 512字節(jié) EEPROM，同時兼有看門狗和電源監(jiān)控功能鍵盤模塊。 系統(tǒng)控制的主要硬件電路 考慮到本系統(tǒng)安裝時受環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器、光敏三極管等經(jīng)常會因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計過程中，電子元器件的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問題。 系統(tǒng)主控電路 本系統(tǒng)的主控模塊采用 AT89S51 作為主控芯片，它是一種低功耗， 8 位 CMOS工藝處理器，具有 8K 在線可編程 Flash 存儲器，片內(nèi)的 Flash 可多次編程，為在線編程提供了方便。片內(nèi)有 128 字節(jié)的 RAM， 4KB 的 EEPROM，由于合理的安排使用片內(nèi) RAM 空間，所以沒有片外擴展的 RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡潔。該芯片的主要特征見如表 ： AT89S51 單 片 機 最 小 系 統(tǒng) 熱釋紅外傳感器 環(huán)境光采集電路 超時報警模塊 按鍵電路 數(shù)碼管顯示模塊 看門狗模塊 時鐘模塊 EEPROM 存儲器模塊 第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計 3 表 AT89S51主要特征 單片機最小系統(tǒng)如圖 22 所示： 圖 22 單片機最小系統(tǒng) (1) 40（ Vcc） 20（ GND）腳間的電壓應(yīng)有 5V 。 (2) 1 19 腳分別與 20 腳間有 ― 電壓 (3) 9（ RST）腳與 GND 間電壓基本為 0 。 (4) 31 腳 （ EA）與 20 引腳（ GND）間電壓為 5V 。 系統(tǒng)供電電路 系統(tǒng)供電原理如圖 23 所示， 采用 +5V 電壓供電。本設(shè)計采用輸出電壓為 9V的變壓器。系統(tǒng)接通 220V 交 流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容 C1， C2 濾波，再經(jīng)正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容 C3， C4，最后得到 +5V 的直流電壓，用于給控制系統(tǒng)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。 . AT89S51 引腳 外圍器件引腳 說明 P0. 0P0. 7 ULN2803 數(shù)碼管段碼驅(qū)動接口 P2. 0P2. 7 PNP9012 基極 數(shù)碼管段碼驅(qū)動接口 P1. 0 X504