【正文】 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 19 自檢。 在保證穩(wěn)定、可靠工作的前提下，硬件設(shè)計上盡量采用性價比高的元器件，以降低成本。若教室面積很大，超過人體傳感器輻射范圍，這樣采集的信號可能會不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。最好能將人體傳感器與環(huán)境光采集電路集成到一起，簡化電 路，從而簡化軟件程序。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷， 面對現(xiàn)在的收獲，我感到無比欣慰。 致 謝 21 致 謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心、幫助和指導(dǎo)我的譚偉東老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 在論文設(shè)計過程中，一直得到譚偉東老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我順利的完成論文。 人體傳感器一般采集的是有活動的人體，若人體靜止時，如坐著看書沒有活動，這時人體傳感器是不會有信號輸出的，故而最好將人體傳感器裝置設(shè)計成在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠擺動。 本控制系統(tǒng)與已有的教室燈光配套使用時，不需要對原有設(shè)備電路進(jìn)行大的改動，以降低實(shí)現(xiàn)教室燈光智能控制的成本。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中多采用集成電路 (ULN2803， DS1302， X5045 等 )，簡化了 電路設(shè)計，同時節(jié)省了單片機(jī) I/O口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。 5．每次開機(jī)插上電源后，硬件時鐘顯示的時間都從所設(shè)初始值開始計時。 分析解決 ：此問題在系統(tǒng)軟件設(shè)計時，可將采集有人體信號存在的狀態(tài)適當(dāng)延長保持二至五分鐘，并加以后續(xù)處理。 分析解決：穩(wěn)壓器溫度過高的原因之一是：變壓器整流濾波后加到集成穩(wěn)壓器上的電壓較高，使 7805 上的壓降過大。而對于一些與硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動程序等，則需要配合硬件，進(jìn)行在線調(diào)試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。調(diào)試過程中的運(yùn)行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在指定的窗口區(qū)域顯示出來，通過這些顯示結(jié)果隨時跟蹤程序運(yùn)行狀態(tài)，以確定程序運(yùn)行無錯誤。 在對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)試時，首先應(yīng)對硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，同時對系統(tǒng)軟件進(jìn)行初步調(diào)試，此后再對軟件和硬件進(jìn)行動態(tài)調(diào)試，最后才能使系統(tǒng)進(jìn)入正常工作 . (1)靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試主要是排除明顯的硬件故障。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 16 如用萬用表檢測時，只用將萬用表兩表筆接觸電路板相應(yīng)處即可。 焊接時注意先焊接無極性的阻容元件，電阻采用臥裝，電容采用直立裝，緊貼電路板，焊接有極性的元件如電解電容、話筒、整流二極管、三極管、單向可控硅等元件時千萬不要裝反，注意極性的正確，否則電路不能正常工作甚至燒毀元器件。二極管采用普通的整流二極管1n4001～ 1n4007。 件的選擇 ic 選用 cmos 數(shù)字集成電路 cd4011，其里面含有四個獨(dú)立的與非門電路。 為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電阻 rg等元件組成光控電路， r5 和 rg 組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無光時，光敏電阻的阻值很大，rg兩端的電壓高，即為高電平間 t=2πr 8c3，改變 r8或 c3 的值，可改變延時時間，滿足不同目的。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變 為電子開關(guān)的開動作。聲光控延時開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合廣大電子愛好者自制。該芯片還帶有一個 秒的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機(jī)的工作。 看門狗電路的定時時間長短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán) 周 期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán) 周 期的時間略長即可。 圖 211 X5045的引腳圖 看門狗定時器的預(yù)置時間是通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。為了能夠及時恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用重新復(fù)位的方法，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計中使用看門狗電路，這樣在單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個復(fù)位信號給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位，重新執(zhí)行程序。單片機(jī)檢測 4 個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 10 圖 29超時報警電路 按鍵控制電路 按鍵控制電路如圖 210 所示。單片機(jī)的 端口外加一個 10K的上拉電阻，再經(jīng)過限流電阻 100 歐與三極管 C945 的 基極相連。如果 、 為低電平，三極管的基極就會被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會得電吸合，從而驅(qū)動負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)的復(fù)位信號相連。 Vcc1 外接供電模塊的穩(wěn)定輸出電壓 +5V，為 DS1302的主電源。 圖 26 DS1302的引腳圖 各引腳的功能為： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。 考慮到本系統(tǒng)停電時需為時鐘電路提供電源、且不占用太多單片機(jī)資源，于是采用具有充電能力的實(shí)時時鐘芯片 DS1302， 作為臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。此功能可以實(shí)現(xiàn) “ 感應(yīng)輸出時間 ” 和 “ 封鎖時間 ” 兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。人體傳感器的 1 號引腳為電源信號端 VCC， 2 號引腳為采集信號輸出端 OUT， 3 號引腳為地信號端 GND。當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度小于一定程度時，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥ 100Ｋ，使三極管 Q12 截止，集電極輸出高電平。在無光照時，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時，產(chǎn)生的 Ib 增大，成為光電流 Ie，光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號。常見的環(huán)境光強(qiáng)度采集器件主要有光敏二極管和光敏三極管，考慮抗干擾的需要，選用靈敏度較高的光敏三極管。 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。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(kuò)展的 RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡潔。該電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛的使用。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 4 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(jī)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。其材料可選 用鋼管、鑄鋁 、 不銹鋼等。在 比較窄的道路上采用單側(cè)布燈的方式，該種布燈的優(yōu)點(diǎn)是誘導(dǎo)性好， 造價較低，缺點(diǎn)是不設(shè)燈的一側(cè)路面亮度低 于設(shè)燈一 側(cè)， 明暗過于明顯在比較寬的道路上可以采用之字型交替排列的布燈方式．該種布燈的優(yōu)點(diǎn)是照度均勻．特別是在惡劣天氣時所提供的照明條件比單側(cè)布燈好得多，缺點(diǎn)是誘導(dǎo)性差。講得通俗一點(diǎn)，一般道路照 明 要求亮 度均勻，而環(huán)境照明則要求亮 暗區(qū)分明顯．一般一個小區(qū)都要有一 、二處亮點(diǎn)．當(dāng)明亮點(diǎn)的照度為普通 區(qū)域照度 的三倍 左右時可以創(chuàng)造 出最佳的效果。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 ............................................................................ 13 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟 ............................................................................. 16 主要問題分析 ...................................................