【正文】 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。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，進行在線調(diào)試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。 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。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 I/O 口資源，為系統(tǒng)進一步擴展留下了空間。 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)運行過程中能夠擺動。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。 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。 分析解決：單片機輸出控制信號，在控制繼電器時，必須加三極管來驅(qū)動，否則信號電流過小將不能使繼電器產(chǎn)生吸合動作，而且必須采用三極管的集電極來驅(qū)動繼電器，最后再帶動負載。 各 模塊 電路調(diào)試流程圖如下示： 圖 41 電源調(diào)試 圖 42 單片機最小系統(tǒng)調(diào)試 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 19 圖 43 按鍵電路調(diào)試 圖 44 顯示電路調(diào)試 圖 45 采集電路調(diào)試 主要問題 分析 在本系統(tǒng)的調(diào)試過程中遇到的主要問題的分析與解決方案。此外，插入芯片必須在斷電的情況下進行，特別注意芯片的方向不要插反。又由于 ULN2803為低電平驅(qū)動，所以數(shù)據(jù)送到單片機端口 前，應(yīng)在程序中先將數(shù)據(jù)取反。0x01)； dat = 1； SCLK = 1； } CE = 0； } //數(shù)據(jù)讀取子程序 unsigned char Read1302 ( unsigned char addr ) { unsigned char i， temp， dat1， dat2； CE=0； SCLK=0； CE = 1； //發(fā)送地址 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 16 for ( i=8； i0； i ) //循環(huán) 8 次移位 { SCLK = 0； temp = addr； DIO = (bit)(tempamp。 數(shù)據(jù)輸入輸出 在對 DS1302 進行各種操作之前，必須先對其初始化，即需要把復(fù)位輸入 RST端置為高電平，如果 RST 輸入為低電平，那么所有的數(shù)據(jù)傳送中止，且 I/O 引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。而缺點是容易受各種熱源、光源干擾。 000 單元，程序狀態(tài)字寄存器 PSW 清零，片內(nèi)存儲器選擇工作寄存器，用戶標(biāo)志位 F0 為 0 狀態(tài)，堆棧指針 SP 指向 07H,其它定時器、中斷允許寄存器 IE,累加器 ACC 等皆為 00H.。監(jiān)控主程序接受和分析來自鍵盤的命令，進而把控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序的入口，起引導(dǎo)作用。該芯片還帶有一個 秒的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機的工作。 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。單片機檢測 4 個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。單片機的 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。 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，與單片機的復(fù)位信號相連。 圖 26 DS1302的引腳圖 各引腳的功能為： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。此功能可以實現(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載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。當(dāng)環(huán)境光強度小于一定程度時，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。常見的環(huán)境光強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。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。 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。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。所以軟件的重點是：如何接收外部數(shù)據(jù)，如何處理以及如何輸出控制數(shù)據(jù)。 2 系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)能夠采集室內(nèi)光照強度數(shù)據(jù)，并結(jié)合學(xué)校作息時間對教室燈光進行實時控制，達到方便和節(jié)約能源的目的。這類顯示器把 LCD 控制器／點陣驅(qū)動器／字符存貯器全做在一塊印刷板上。 1 系統(tǒng)硬件組成 整個系統(tǒng)由中央控制電路、 24 按鍵電路、光敏傳感電路、繼電器驅(qū)動電路、時鐘電路、液晶顯示電路六個模塊組成。系統(tǒng)還具有報警功能；同時還采用了軟 /硬件的“看門狗”等抗干擾措施。 關(guān)鍵詞 ： 智能控制器 熱釋紅外 傳感器 單片機 引言 2 引言 當(dāng)前，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展的 “瓶頸 ”。 1． 1 中央控制模塊 系統(tǒng)中，中央控制器主要用于接收兩個外部數(shù)據(jù)，由此判斷是否定時時間已到，教室光照是否充足。與 MCU 的傳輸可采用 8 位并行傳輸或 4 位并行傳輸 2 種方式。 系統(tǒng)考慮到如果教室外自然光很強，但因某種需求需要拉上窗簾，這樣室內(nèi)光照就不太理想，需要開燈，因而設(shè)置了兩路光敏傳感器，一路探測室內(nèi)光強，一路探測室外光強，這體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性。同時也接受相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢，如查詢設(shè)定好的作息時間、光照閾值等，數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示當(dāng)前的時間、定時開關(guān)時間以及用戶要查詢的相關(guān)數(shù)據(jù)。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。 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。 (4) 31 腳 （ EA）與 20 引腳（ GND）間電壓為 5V 。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的功能外，還具有對電信號的放大功能?；诩t外線技術(shù)的自動控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強，廣泛應(yīng)用 于各類自動感應(yīng)電器中。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 6 系統(tǒng)時鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時間的控制，因此本研究還加入硬件時鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運行。 DS1302 與單片機接口電路連接如圖 27，其中 Vcc2 外接 可充電的鋰電池，為 DS1302 的備用電源。開機時，單片機初始化后的 、 為高電平，三極管截止，所以開機后繼電器始終 處于釋放狀態(tài)。本系統(tǒng)采用超時報警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學(xué)、有效地管理教室電燈。 圖 210按鍵控制電路 系統(tǒng)看門狗電路 在單片機工作過程中，不可避免的會由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機甚至造成整機癱瘓等情況。 表 狀態(tài)寄存器 WD1=0， WD0=0， 預(yù)置時間為 ， WD1=0， WD0=1， 預(yù)置時間為 ， WD1=1， WD0=0， 預(yù)置時間為 ， WD1=1， WD0=1，禁止看門狗工作。 監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個主程序可以調(diào)用多個子程序，對于 51 系列單片機，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過程，即是一個反復(fù)調(diào)用子程序的過程。初始化過程主要是對一些控制寄存器 (如中斷控制 )、數(shù)據(jù)區(qū)和外部芯片 (如時鐘芯片 DS1302 等 )進行初始參數(shù)設(shè)置和定義。 定時中斷為周期性中斷，每隔一定的時間會中斷一次。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計為有人體存在狀態(tài)后間隔 1 分鐘或更長的時間來對人體存在參數(shù)信號的采集。無論是讀操作還是寫操作，都必須在開頭的 8 個時鐘周期內(nèi)把提供地址和命令信息的 8 位數(shù)據(jù)裝入到 DS1302 的移位寄存器中。本系統(tǒng)中采用共陽極的數(shù)碼管，其中采用 ULN2803 作為驅(qū)動數(shù)碼管的第三章 控制模塊軟件設(shè)計 17 段選的芯片，采用簡單又便宜的 9012 三極管來驅(qū)動數(shù)碼管的位選，節(jié)約成本，程序編寫簡單。 本系統(tǒng)在運行過程中需要顯示查看的數(shù)據(jù)有時鐘及顯示數(shù)值。 (3)動態(tài)調(diào)試：控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關(guān)的，由于軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進行診斷，同時也不能實時在線仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進行聯(lián)調(diào)，同時對軟件和硬件進行檢查和診斷。此問題可通過選用輸出電壓低些的變壓器，并在集成穩(wěn)壓器前串入兩只二極管降壓，同時增大散熱片來解決。 分析解決：硬件時鐘顯示的時間不正常。 展望 由于教室大小面積各不相同、教室燈光數(shù)量不一，教室內(nèi)部安裝智能控制裝備的數(shù)量也會有所不同，特別是人體傳 感器使用的數(shù)量受面積的影響更大，一套教室燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用也只是在有限的