【正文】 64bit 序列號，并存儲到數(shù)組中。該電路為混合電壓系統(tǒng)，液晶顯示模塊 OCMJ4x8B 需 5V電壓，單片機需 電壓， I/O 口的最大邏輯電平是 ，不可以直接相連，所以必須通過電平轉(zhuǎn)換實現(xiàn)電平的匹配，這里采用 TI的雙向驅(qū)動器 74LS245 來實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。當 VCC2 大于 VCC1+ 時， VCC2 給 DS1302 供電。如圖 所示。 X1， X2連接 的石英晶振，為芯片提供實時的電脈沖。在雙電源系統(tǒng)中 VCC2 提供主電源， VCC1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。本次設(shè)計均采用寄生電源供電，如前所述，為保證電路的正常運行，溫度值的精確獲取，盡量采用電源供電方 式。其中 XTAL XTAL2分別為單片機提供正常工作時鐘脈沖。當把數(shù)據(jù)記錄完畢后，按返回 鍵，即可從中斷停止處重新開始溫度循環(huán)顯示。 圖 所示為本次溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計框圖。圖中并聯(lián)在按鍵兩端的電容用于按鍵的消抖。為了節(jié)省單片機的I/O 端口，每個按鍵都采用一鍵多功能的方式對用電設(shè)備進行開關(guān)控制，系統(tǒng)中采用三個獨立的按鍵，即日光燈開關(guān)組按鍵、風扇開關(guān)按鍵、開關(guān)指示按鍵來開啟或者關(guān)閉教室用電設(shè)備，如圖 所示。對 卡 的寫才做必須按照一定的格式進行，一個 塊的數(shù)據(jù)組成如下： 15 11 87 43 0 /address address /address address number /number number 注意： address 值無意義，但是 number 值寫入時必須在 4 到 7 字節(jié)中存入取反值。需要注意的是，其中只有16 個字節(jié)是讀取的塊數(shù)據(jù)，另外兩個字節(jié)為填充字節(jié)。以寫卡 指令為例， MIFARE 卡要求兩步握手，指令格式分別如下所示： StepA：查詢塊狀態(tài) 命令碼（ 0xA0） 塊地址 若 ‘ 塊 ’ 準備好了，則 MIFARE 卡返回 4比特應答。只有完全通過認證后，才可以對卡片進行Write/Read 操作。 ○4Authentication（密碼認證） 16 MifareIS50卡有 1KB容量，氛圍 16個扇區(qū)； Sector0至 Sector15，每個 Sector扇區(qū)包括 4個 Block，每個 Block 具有 16 個 bye 的存儲容量。 MIFARE 卡內(nèi)有 4字節(jié)的全球唯一序列號 UID，而 RC522 防止沖突處理的目的就在于最終確定MIFARE 卡的 UID。 ○1請求 Request Std/Request All 當有天線 有效工作距離內(nèi)檢測到卡片， RC522 發(fā)送 Request Std/Request ALL請求指令，卡片接收到請求指令后返回握手信號，從而判斷操作是否成功。需要注意的是，由于 RC522 支持的數(shù)字接口形式多種多樣，因此芯片在每次復位時都會檢測外部引腳連接關(guān)系。帶低功耗功能的硬件復位和軟件掉電模式，還有內(nèi)部的自檢電路。軟件流程如圖 所示 14 圖 學生人數(shù)統(tǒng)計流程圖 非接觸 IC卡數(shù)據(jù)采集與處理 （ 1）非接觸 IC 大學校園里面都是實行的無固定座位的管理模式，因此給許多任課老師帶來了許多的麻煩，每次上課時需要花費大量時間去點名，費時又費力，本系統(tǒng)設(shè)計了無接觸 IC 卡，學生只需在上課前刷卡并且通過相應的數(shù)據(jù)處理就可以完成點名及相關(guān)操作，從而簡化了原始的考勤問題，節(jié)約了寶貴的課堂時間，減少了人為因素。 （ 2）軟件設(shè)計 采用紅外傳感器測量教室內(nèi)的學生人數(shù)。并且利用了紅外發(fā)射管以光脈沖的形成向外發(fā)射。它只有三條管腳，分別是電源的正極，電源負極和信號輸出端，其工作電壓大約 5V。 （ 1）硬件設(shè)計 采用紅外傳感器統(tǒng)計教室內(nèi)學生人數(shù)，具有成本低，設(shè)計簡單方便的特點。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。 探測器制冷器 ： 由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。 光學接收器 ： 12 它接收目標的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的 測量系統(tǒng) ，按照功能能夠分成五類： （ 1）輻射計，用于輻射和光譜測量； （ 2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標， 確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤； （ 3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標紅外輻射的分布圖像； （ 4）紅外測距和通信系統(tǒng)； （ 5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。此時的工作狀態(tài)為恒功率偏置。此時是恒流偏置。 （ 2） 硬件設(shè)計 通過對光電管、光耦合器、光敏電阻等光電探測 器的各種性能進行比較，發(fā)現(xiàn)光敏電阻的光譜響應峰值比較接近人視覺敏感區(qū)的波長；其次是當光照強度減弱時，光敏電阻的響應時間相對增加，這對本系統(tǒng)在光照強度變化時，輸出狀態(tài)保持相對穩(wěn)定十分重要，因此本系統(tǒng)選用光敏電阻來測量教室的光照強度，其原 10 理圖如圖 所示。當外界環(huán)境中的自然光能滿足所需要的光照強度時，不管教室是否有人，教室燈都不亮，控制教室日光燈的自動熄滅，當教室有特殊使用時，則拉上窗簾，關(guān)閉所有教室燈光或點亮少許燈光。 （ 1） 光電探測器的教室中的布局 考慮到教室里面 離窗子的距離的不同，接受日光強度不一樣的特點，為了避免光電探測器受光面小的缺點，應該在教室周圍進行合理的分布光電探測器，用在探測自然光的強弱。 應用 ： 光敏傳感器中最簡單的電子器件是光敏電阻，它能感應光線的明暗變化，輸出微弱的電信號，通過簡單電子線路放大處理，可以控制 LED 燈具的自動開關(guān)。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。 光照信號的采集與處理 光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁 多，主要有： 光電管 、 光電倍增管 、 光敏電阻 、 光敏三極管 、 太陽能電池 、 紅外線傳感器 、 紫外線傳感器 、光纖 式光電傳感器、 色彩傳感器 、 CCD 和 CMOS 圖像傳感器 等。開發(fā)語言有 匯編語言 和 C 語言 。當系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需 5μs 。它們分別是 看門狗 （ WDT）、 模擬比較器 A、定時器 A0（ Timer_A0）、定時器 A1（ Timer_A1）、定時器 B0（ Timer_B0）、 UART、 SPI、 I2C、 硬件乘法器 、液晶驅(qū)動器、 10 位 /12位ADC、 16 位 Σ Δ ADC 、 DMA、 I/O 端口、基本定時器（ Basic Timer）、 實時時鐘（ RTC）和 USB 控制器等若干外圍模塊的不同組合。 由于系統(tǒng)運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在 MSP430 系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（ FLL 和 FLL+）時鐘系統(tǒng)和 DCO 數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。 （ 3） 超低功耗 MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。其具體特點有： （ 1） 處理能力強 MSP430 系列單片機是一個 16 位的單片機，采用了精簡指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（ 7 種源操 作數(shù)尋址、 4 種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。 （ 6） 可以接收樓層顯示控制單元和中央控制計算機的命令并實現(xiàn)相應的控制 輸出。 （ 2） 教室檢測控制單元中有非接觸 IC卡，可以完成學生上課的基本信息，有 助于教學管理的效率。主控上位機的信息采集是由監(jiān)控軟件組態(tài)王采用 DDE方式從 CAN適配卡中獲取樓層控制器傳來的數(shù)據(jù)，而樓層控制器的數(shù)據(jù)是通過 RS485 通訊從教室控制器獲取教室的信息。在計算機上面能顯示部分畫面以及教室使用狀態(tài)和相關(guān)信息在 PC 機上顯示出來。系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能概括為以下幾點： 教室檢測控制單元數(shù)據(jù)的采集 系統(tǒng)的底層設(shè)備教室檢測控制單元具有自動采集和命令采集兩種模式。中央控制計算機是整個智能教室控制系統(tǒng)的控制和管理的中心，其功能是將樓層顯示控制單元及教室控制單元發(fā)送過來的信息進行處理，按要求控制輸出單元，可自動或 手動 去 對各控制裝置發(fā)出指令，并可按要求進行各類參數(shù)圖像的顯示，軟件主要是由組態(tài)王 和 ACCESS 數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，通過組態(tài)監(jiān)控畫面對教室檢測單元和樓層顯示單元進行集中管理與控制。 圖 教室控制器的組成框圖 圖 教室控制器面板顯示圖 樓層顯示控制單元 樓層顯示控制單元主要對該樓層教室檢測單元進行集中操作管理、狀態(tài)顯示、通訊控制和維護每間教室的用電對象，并協(xié)調(diào)各教室檢測控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，使樓層間的管理相互對立，提高整個智能教室控制系統(tǒng)的可靠性。它直接與各種 I/O 設(shè)備相連，通過這些 I/O設(shè)備接口實現(xiàn)對教室內(nèi)溫度、光照強度、教室內(nèi)的學生人數(shù)、學生上課等信息采 集、存儲與處理，并可實 4 現(xiàn)對教室內(nèi)用電設(shè)備開關(guān)狀態(tài)進行檢測以及現(xiàn)場手動控制，同時通過 RS485 通訊錄與樓層顯示控制單元通訊，最終可通過 CAN 總線與中央計算機單元通訊。通過仿真可以對教室用電設(shè)備開關(guān)狀況、教室溫度、光照強度、學生人數(shù)、學生信息等進行監(jiān)控 和統(tǒng)計。 針對現(xiàn)在眾多高校教學樓的用電設(shè)備和管理的不足，以提高用電設(shè)備效率和改善教學管理為目的，開發(fā)了一套完善的基于單片機 MSP430 和總線的智 能教室控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要運用電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)和相關(guān)軟件，整個系統(tǒng)是由“教室監(jiān)測控制單元 — R485 通訊線 — 樓層顯示控制單元 — CAN總線 —中央計算機單元”組成，智能教室控制系統(tǒng)通過傳感器實現(xiàn)了對教室的溫度、學生人數(shù)、照明亮度、使用狀態(tài)的監(jiān)測與顯示，并且對教室內(nèi)部的用電設(shè)備進行了合理的控制與管理，達到了節(jié)約用電和智能化管理。 提高管理水平 與傳統(tǒng)的管理方式不同的是，智能照明控制系統(tǒng)采用自動控制為主，人工控制為輔的系統(tǒng)。系統(tǒng)還會根 2 據(jù)不同的光亮程度來自動調(diào)節(jié)室內(nèi)的亮度，在保證必要的照明的同時也有效的減少了日光燈的工作時間，延長了日光燈的壽命?！督ㄗh》還強調(diào)了能源建設(shè)要發(fā)揮資源優(yōu)勢，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高利用效率，加強環(huán)境保護。 以某高校教 學樓燈光使用為例，取一 個 中等教室，該教室有日光燈 18 盞，每盞燈的功率是 40 瓦，每層樓有 15 個教室，一共有 5層，則整個樓層內(nèi)日光燈負 荷共計約為 54KW，每天按長明燈 3 小時計算， 1 天就浪費 162KW，按照每度電 元 /千瓦計算，共計 81 元，設(shè)該校共有教學樓 6 座，則共計 486 元，一年學生在校時間按 270 天機算，則一年將浪費 131220 元，而且上面所說還不包含教室電線的損傷，日光燈的使用壽命等等，因此對高校教室能源的智能控制技術(shù)的要求迫在眉睫，其所能獲得的經(jīng)濟效益也十分可觀。最后 運用了組態(tài)王 構(gòu)建了一個 多功能 教室 節(jié)能 控制系統(tǒng)。 湖 北 民 族 學 院 畢業(yè)論文（設(shè)計） 基于 MSP430 單片機的 多功能教室節(jié)能控制 系統(tǒng)的研究 學生姓名： 學 號： 系 別： 電氣工程系 專 業(yè)： 電子信息科學與技術(shù) 指導教師： 易金橋 評閱教師： 論文答辯日期 答辯委員會主席 I 摘 要 本課題主要是以高校教室對電能的嚴重浪費和 教學管理的漏洞為主要 研究目的，設(shè)計了基于 RS485 和總線的教室控制系統(tǒng)以達到節(jié)約用電和教學管理的合理化。 本文主要是將單片機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)合理的組合在了 一起，本系統(tǒng)包括了硬件與軟件設(shè)計的結(jié)構(gòu)、功能、實現(xiàn)方式等。 課題背景 教室作為學校提供教學和學習的主要場所，但是現(xiàn)如今許多高校面對著一個嚴峻的問題，教室資源的不合理運用，教室的分配、衛(wèi)生、維護管理都是由管理員親自動身去管理的，教室的自由式管理雖然給學生提供的很大的方便，但是同時也造成一些問題的發(fā)生，教室資源的嚴重浪費，許多教室經(jīng)常沒有人或者是只有幾個人的情況，但是教室里面的燈光、風扇還是處于運作狀態(tài)，又或者是在白天光線強度足夠、室內(nèi)溫度適宜的情況下，照明燈與電扇依舊處于開啟狀態(tài)，從而造成了大量電能的浪費。其中提到的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)就包括了能源建設(shè)。 智能照明控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理方式相比，具有成本低、維護方便、功能豐富、優(yōu)越的可擴展性、便于系統(tǒng)集成等特點，其具體表現(xiàn)為： 良好的節(jié)能效果、延長日光燈壽命 智能控制系統(tǒng)最大的特點就是節(jié)約能源， 傳統(tǒng)的照明模式，主