【正文】 an is a tourism city in the northern frontier with a blend of large forest, grand prairies, vast snowfield, heaven lake cluster, thermium, as well as volcanic cluster. It is a rare and unique ecotourism base filled with healthy sunshine, clean air and unspoiled green. Nestled close to the country39。 初步試驗(yàn)證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應(yīng)用于教室、樓道和辦公室中。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對(duì)信號(hào)的采集、處理，達(dá)到最終控制燈光的目的。繼電器驅(qū)動(dòng)電路中還需注意的是要與繼電器線圈并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，增加對(duì)驅(qū)動(dòng)三極管的保護(hù)。 1．電源供電電路中集成穩(wěn)壓器溫度過高。 (2)軟件調(diào)試：在軟件調(diào)試時(shí)采用在計(jì)算機(jī)上利用模擬軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的硬件模擬、指令模擬及運(yùn)行狀態(tài)模擬，從而完成應(yīng)用軟件開發(fā)的全過程。然后將數(shù)據(jù)送到 ULN2803 輸入端相連接單片機(jī)的 P0 端口即可。0x01)； //每次傳輸?shù)妥止?jié) addr = 1； //右移一位 SCLK = 1； } //讀取數(shù)據(jù) for ( i=8； i0； i ) { ACC_7=DIO； SCLK = 1； ACC=1； SCLK = 0； } CE=0； dat1=ACC； dat2=dat1/16； //數(shù)據(jù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換 dat1=dat1%16； //十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 dat1=dat1+dat2*10； return (dat1)； } //初始化 DS1302 void Initial(void) { Write1302 (WRITE_PROTECT， 0X00)； //禁止寫保護(hù) Write1302 (WRITE_SECOND， 0x56)； //秒位初始化 Write1302 (WRITE_MINUTE， 0x34)； //分鐘初始化 Write1302 (WRITE_HOUR， 0x12)； //小時(shí)初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT， 0x80)； //允許寫保護(hù) } 顯示驅(qū)動(dòng)模塊 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)顯示是人機(jī)交互對(duì)話的一個(gè)重要通道。在數(shù)據(jù)讀 /寫完后， RST 端應(yīng)置成低電平，以防止外部干擾對(duì) DS1302 內(nèi)部時(shí)鐘的影響。由于紅外穿透力差，因此人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；當(dāng)環(huán)境溫度和人 體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度就會(huì)明顯下降，甚至造成短時(shí)失靈。 定時(shí)中斷處理設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間到或計(jì)數(shù)值已滿引起的中 斷，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘或從外部引線 T0 和 T1 輸入的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 本系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊主要包括對(duì)系統(tǒng)外圍器件輸入、輸出參數(shù)的初始化自檢，看門狗的激活，多任務(wù)操作模塊的調(diào)用 (系統(tǒng)中的信號(hào)采集處理、時(shí)鐘管理、按鍵接收處理、驅(qū)動(dòng)顯示模塊 )，實(shí)時(shí)中斷處理等。同時(shí)在編程的過程中又用本控制系統(tǒng)軟件模塊主要包括：系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊及系統(tǒng)鍵功能和存儲(chǔ)模塊。單片機(jī)檢測(cè) 4 個(gè)端口電平的變化，從而確定是哪個(gè)鍵被按下。 3. 2. 9 遙控鍵盤 管理模塊電路 紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段。 WD1=1， WD0=1，禁 止看門狗工作。由于系統(tǒng)需要看門狗和EEPROM，所以本硬件設(shè)計(jì)中使用了美國(guó) Xicoi公司生產(chǎn)的芯片 X5045。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。如果斷電時(shí)間較短 (幾小時(shí)或幾天 )時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。最低位 LSB (DO)為邏輯 0，指定寫操作 (輸入 )， DO=1，指定讀操作 (輸出 )。 RST輸入有兩種功能 :首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。 Vcc1 外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電壓 +5V，為 DS1302的主電源。 傳統(tǒng)的時(shí)鐘芯片，如 MC146818, MC68H68T, LM8365 等，這些芯片的引腳太多，體積大，占用的口線多。 人體傳感器透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖如圖 如圖 有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出高電平。 人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下： 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會(huì)發(fā)出特 定波長(zhǎng) 10uM 左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就靠探測(cè)人體發(fā)射的 10uM 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。當(dāng)自然光強(qiáng)大于一定程度時(shí)，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)底阻狀態(tài)1?? ，三極管 Q12 的基極電壓升高， Q12 管飽和導(dǎo)通，集電極輸出低電平。常見的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏二極管和光敏三極管，根據(jù)需求，選用靈敏度較高的光敏三極管。使用方便、快捷，且工作顯示信號(hào)清晰。 (2) 1 19 腳分別與 20 腳間有 ― 89552引腳 外圍器件引腳 說明 ULN2803 數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口 NPN9012基極 數(shù)碼管位控驅(qū)動(dòng)接口 X5045SI X5045串行輸入端 X5045SCK X5045串行時(shí)鐘端 X5045CS X5045片選端 X5045S0 X5045串行輸出端 系統(tǒng)工作燈顯示端口 DS1302CLK DS1302時(shí)鐘線 DS1302I0 DS1302數(shù)據(jù)線 DS1302RST DS1302復(fù)位線 工 SP在線編程端 數(shù)據(jù)采集輸入端 遙控器接收信號(hào)端 人體存在傳感器輸出信號(hào)端 超時(shí)報(bào)警信號(hào)輸入端 燈光驅(qū)動(dòng)輸入端 光敏三極管輸入信號(hào)端 (3) 9（ RST）腳與 GND 間電壓基本為 0 。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的教室照明智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開燈，環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來對(duì)教室燈進(jìn)行智能控制可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。在奧運(yùn)工程的建設(shè)上，也大量運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，北京的奧運(yùn)廠館“水立方”，通過采用大量的節(jié)能燈具，裝備新技術(shù)，通過增強(qiáng)透光性白天可節(jié)約照明能耗 50%,我們黨在 2021 年 10 月 11 日黨第十五屆中央委員會(huì)第五次會(huì)議通過的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃的建議》中明確指出 :“加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是今后五年至十年一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。能源問題已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題。丹麥政府很重視住房空間用電的節(jié)能，并設(shè)立了對(duì)新建房屋節(jié)能的諸多要求。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。而此問題對(duì)我國(guó)來說尤為嚴(yán)重隨著各類大學(xué)、中專院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建教室照明的需求也越來越多，而教室照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費(fèi)，這樣提高教室用電效率就成為首要考慮的問題。 該系統(tǒng)主要以 AT89C52 單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)外部環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路 的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。尤其現(xiàn)今越來越提倡低碳生活，節(jié)約能源已經(jīng)成為一種全球共識(shí)，而作為培養(yǎng)社會(huì)精英的高校更應(yīng)該起到榜樣的作用。 國(guó)內(nèi)外教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及存在的問題 世界各地發(fā)電的主要原料是煤炭、石油和天然氣，而丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)提供了很好的借鑒。還有，歐司朗一斯維尼亞公司不斷的推出新型高輸出的熒光燈，節(jié)約 6%的總系統(tǒng)功率，并具有更高的光通量和平均光通量。鑒于能源問題的重要性，我國(guó)在綠色照明工程新聞發(fā)布，綠色照明工程未來五年間將在公用設(shè)施、賓館、商廈、居民住所等全國(guó)建筑物中推廣 1. 5 億只節(jié)能燈，節(jié)電 290 億度電。導(dǎo)致電能的極大浪費(fèi)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。 圖 31系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)框 控制系統(tǒng)的主要硬件電路 3. 2. 1 系統(tǒng)主控電路 本系統(tǒng)的主控模塊主要采用 Atmel公司的 AT89S52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(chǔ)器，片內(nèi)的 Flash 可多次編程，為在線編程提供了方便。 AT89C52 芯片就是這樣的芯片。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 Cl, C2 濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(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 C C4，最后得到 +5V 的直流工作電源，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。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。 圖 3. 2. 4. 12環(huán)境光電路 人體存在傳感器的工作原理 自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會(huì)發(fā)出不同長(zhǎng)的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。 1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為 10uM 左右的紅外輻射非常敏感。 (2)采用可重復(fù)觸發(fā)方式。 此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電 保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。 Xl 和 X2 是振蕩源，外接 32. 768kHz 晶振。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc2. 5V 之前， RST 必須保持低電平。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類 :一類是單個(gè) RAM 單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字 為 COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作 。初始化 后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間。當(dāng) 端口為低電平，即基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時(shí)。如表 3. 2. 6 狀態(tài)寄存器所示， X5045 狀態(tài)寄存器共有 6 位有含義。 系統(tǒng)看門狗電路 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分由 X5045 組成， X5045 是一種串行通訊的 512 字節(jié)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) l?? 的上拉電阻，并與 AT89C52 的復(fù)位端相連。我們采用的是從市場(chǎng)上很容易就能買到，且信號(hào)較穩(wěn)定的 JVC:RMC457 型號(hào)遙控器作為燈光控制的鍵盤，其遙控器外形如圖 3. 2. 8 所示。 圖 210按鍵控制電路 在單片機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上相應(yīng)的軟件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。子程序主要分為中斷子程序和功能子程序，它們之間可以互相嵌套和調(diào)用，即中斷子程序可以調(diào)用功能子程序。本系統(tǒng)中的自檢初始化主要指各接口芯片的檢測(cè)、芯片內(nèi)部設(shè)定參數(shù)的初始化及系統(tǒng)內(nèi)部寄存器的初始化。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時(shí)中斷主要用來構(gòu)造多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無需對(duì)斷點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，可直接進(jìn)行多任務(wù)時(shí)間的劃分工作，使相應(yīng)的操作任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，即該中斷可以啟動(dòng)有關(guān)的任務(wù)操作。 數(shù)據(jù)采集軟件的實(shí)現(xiàn) 本系統(tǒng)考慮到環(huán)境光足夠亮?xí)r，無論是否有人體存在都不開燈；而環(huán)境光不夠亮?xí)r，有人體存在才開燈，無人體存在則不開燈。地址 /命令信息用于指明 40 個(gè)寄存器中的哪個(gè)進(jìn)行何種操作。 考慮到數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào)要求的電流較大，采用功率驅(qū)動(dòng)器件 ULN2803 芯片。正常工作中 8 位顯示器顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘，顯示小時(shí)、分鐘、秒，其中有兩位用來顯示“ — ”，用以分隔顯示小時(shí)、分鐘和秒，這樣顯示更加清晰。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)試時(shí)，需借助仿真開發(fā)工具來對(duì)用戶軟件及硬件電路進(jìn)行診斷、調(diào)試。 2．人體存在傳感器有人存在時(shí)輸出高電平的電壓偏低 分析解決：人體存在傳感器輸出高電平的電壓偏低，單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤判，或采集不到正確的信號(hào)，于是在人體存在傳感器的輸出端加一個(gè) 100KΩ的上拉電阻。 解決辦法：一方面是充電電池沒有充電功能；另一方面是應(yīng)對(duì)硬 件時(shí)鐘進(jìn)行自檢。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(hào)可能會(huì)不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營(yíng)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(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無比