【正文】 設(shè)計(jì)功能的關(guān)鍵。 引言 4 初始模塊主要完成 I／ O 口、定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷以及液晶顯示屏的初始化，鍵盤接收模塊主要用于接收初始變量，如當(dāng)前時(shí)間、作息時(shí)間等的設(shè)定。 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 22 第一章 教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析 1 第一章 教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析 教室燈光控制器簡(jiǎn)介 本課題設(shè)計(jì)的控制器可有效的實(shí)現(xiàn)教室燈光的智能控制。 系統(tǒng)控制方案分析 該控制器以自然光強(qiáng)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(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。 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(shí)現(xiàn)對(duì)人體存在的檢測(cè)。 系統(tǒng)控制的主要硬件電路 考慮到本系統(tǒng)安裝時(shí)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(huì)因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)題。 (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 。系統(tǒng)接通 220V 交 流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經(jīng)過(guò)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(fù)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(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。 一、環(huán)境光強(qiáng)度采集電路 光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為電量的傳感器。 環(huán)境光采集電路原理如圖為 24 所示。 圖 24環(huán)境光電路 R 2510 k Q 12N P ND6P H O T OR 2647 0 k+ 5vp27第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 5 二、人體存在信號(hào)采集電路 人體存在傳感器采用 HP208NL 人體感應(yīng)模塊 (低電平輸出 )。 1 2 3H P 2 0 8C6 8 0 p fV C Cp 3 .3 圖 25 人體存在信號(hào)采集電路 HP208NL 功能特點(diǎn)： 全自動(dòng)感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出低電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉低電平，輸出待機(jī)時(shí)的高電平。 微功耗：靜態(tài)電流 50 微安，特別適合干電池供 電的電器產(chǎn)品； 輸出高電平信號(hào)：可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對(duì)接； 技術(shù)參數(shù)：工作電壓： 至 DC24V 均可； 輸出低電平： 0V，待機(jī)時(shí)的高電平為 ； 延時(shí)時(shí)間：可制作范圍零點(diǎn)幾秒 — 十幾分鐘； 封鎖時(shí)間：可制作范圍零點(diǎn)幾秒 — 幾十秒 ； 觸發(fā)方式： L 不可重復(fù)； H 可重復(fù)； 感應(yīng)范圍： 140 度錐角， 7 米以內(nèi)； 工作溫度： 20— +70 度。該芯片對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 — 。 SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， Vcc1大于 Vcc2，因此由 Vcc1 給 DS1302 供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由 Vcc2給 DS1302 供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 7 圖 27 時(shí)鐘電路 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖 28 所示，這里繼電器由相應(yīng)的 PNP 型號(hào)的 9012三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動(dòng)勢(shì)的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管，這種繼電器驅(qū)動(dòng)方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。若 端口為高電平，即基極為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。按鍵控制電路采用單片機(jī) P2 口的低 4 個(gè)口作按鍵的輸入信號(hào)端，信號(hào)取自電阻的分壓。 第二功能是外部中斷 0 的輸入引腳，我們利用其電平的變化產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中讀入 P2 口低 4 位信號(hào)，確定哪 個(gè)鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動(dòng)。 第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 9 X5045 具有三種常用 的功能：看門狗定時(shí)器、復(fù)位控制和 EEPROM。其中 和看門狗電路有關(guān)，其余位和 EEPROM 的工作設(shè)置有關(guān)。 圖 212 系統(tǒng)看門狗電路 系統(tǒng)看門狗電路由系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分組成， X5045 是一種串行通信 512 字節(jié)的 EEPROM，同時(shí)兼有看門狗和電源監(jiān)控功能， X5045 有三種可編程看門狗 周期，上電和 VCC 低于檢測(cè)門限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)， X5045 輸出復(fù)位高第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問(wèn)題分析 10 電平有效，為了復(fù)位更加可靠，其復(fù)位輸出端外接一個(gè) 10K 的上拉電阻，并與AT89S51 的復(fù)位端相連。 第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) 11 第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 監(jiān)控程序按模塊分為監(jiān)控主程序和命令處 理子程序叫 。而命令處理子程序完成各種命令所規(guī)定的具體操作，它按各種命令再分為不同的子程序模塊，它的編程方法與功能要求及系統(tǒng)應(yīng)用密切相關(guān)。除初始化和自檢外，監(jiān)控主程序一般總是把其余部分連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)無(wú)限循環(huán)，系統(tǒng)所有功能都在這一循環(huán)中周而復(fù)始的有選擇的執(zhí)行 系統(tǒng)自檢初始化 系統(tǒng)自檢初始化是保證整個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常 運(yùn)行的重要條件，系統(tǒng)加電復(fù)位后，直接進(jìn)入自檢初始化程序，完成系統(tǒng)的自檢及初始化。若時(shí)鐘芯片處于啟動(dòng)狀態(tài)，則需要對(duì)其進(jìn)行初始化并啟動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。計(jì)數(shù)器的溢出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，去置位定時(shí)器溢出標(biāo)志位，向單片機(jī)的 CPU 申請(qǐng)中斷。 數(shù)據(jù)采集模塊 本控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集對(duì)象為環(huán)境光信號(hào)及人體存在信號(hào)，在程序設(shè)計(jì)中對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的采集放置在多任務(wù)模塊中實(shí)施定時(shí)采集。試驗(yàn)也證明了這點(diǎn)，如果人體存在卻一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有活動(dòng)，人體傳感器則認(rèn)為沒(méi)有人體存在。 時(shí)鐘模塊 在系統(tǒng)啟動(dòng)自檢初始化時(shí)，首先會(huì)對(duì)時(shí)鐘芯 片 DS1302 的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)檢測(cè)到 DS1302 處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)才對(duì)其進(jìn)行初始化，啟動(dòng)時(shí)鐘。 同時(shí)，為了防止復(fù)位輸入端受到外部的干擾，要求上電時(shí)，在主電 源引腳Vcc2≥ 之前， RST 必須為邏輯 0。程序流程如圖 33 所示： 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問(wèn)題分析 14 圖 33數(shù)據(jù)輸入輸出 流程圖 時(shí)鐘程序設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)程序 //寄存器宏定義 define WRITE_SECOND 0x80 define WRITE_MINUTE 0x82 define WRITE_HOUR 0x84 define READ_SECOND 0x81 define READ_MINUTE 0x83 define READ_HOUR 0x85 define WRITE_PROTECT 0x8E //位尋址寄存器定義 sbit ACC_7 = ACC^7； //管腳定義 sbit SCLK = P3^5； // DS1302 時(shí)鐘信號(hào) 7 腳 sbit DIO= P3^6； // DS1302 數(shù)據(jù)信號(hào) 6 腳 第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) 15 sbit CE = P3^7； // DS1302 片選 5 腳 //地址、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 void Write1302 ( unsigned char addr， dat ) { unsigned char i， temp； CE=0； //CE 引腳為低 電平 ，數(shù)據(jù)傳送中止 SCLK=0； //清零時(shí)鐘總線 CE = 1； //CE 引腳為高 電 平 ，邏輯控制有效 //發(fā)送地址 for ( i=8； i0； i ) //循環(huán) 8 次移位 { SCLK = 0； temp = addr； DIO = (bit)(tempamp。通過(guò)的顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，我們才可以更好的了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，從而方便對(duì)整個(gè)系 統(tǒng)進(jìn)行必要的操作。因此采用 ULN2803 共陽(yáng)極數(shù)碼管的段信號(hào)驅(qū)動(dòng)器。 每次先送一位要顯示的數(shù)據(jù)字節(jié)，然后再送該位數(shù)碼管的地址字節(jié)，直到 8位顯示完全。 在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)試時(shí)，首先應(yīng)對(duì)硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行初步調(diào)試，此后再對(duì)軟件和硬件進(jìn)行動(dòng)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。調(diào)試過(guò)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(lái)，通過(guò)這些顯示結(jié)果隨時(shí)跟蹤程序運(yùn)行狀態(tài)，以確定程序運(yùn)行無(wú)錯(cuò)誤。而對(duì)于一些與硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動(dòng)程序等，則需要配合硬件，進(jìn)行在線調(diào)試，如果有邏輯錯(cuò)誤，也要及時(shí)糾正修改。 分析解決：穩(wěn)壓器溫度過(guò)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(guò)大。 分析解決 ：此問(wèn)題在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可將采集有人體信號(hào)存在的狀態(tài)適當(dāng)延長(zhǎng)保持二至五分鐘，并加以后續(xù)處理。 5．每次開機(jī)插上電源后，硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間都從所設(shè)初始值開始計(jì)時(shí)。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(jiǎn)化了電路設(shè) 計(jì)，同時(shí)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。