【正文】 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)用也只是在有限的范圍內(nèi)。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。 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。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。 定時中斷為周期性中斷，每隔一定的時間會中斷一次。 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。 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。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)。 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。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。 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。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)。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。 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 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。 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。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。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。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。 圖 26 DS1302的引腳圖 各引腳的功能為： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。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。 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。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。而缺點是容易受各種熱源、光源干擾。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。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。 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(fù)載。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。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。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。因此采用 ULN2803 共陽極數(shù)碼管的段信號驅(qū)動器。 時鐘模塊 在系統(tǒng)啟動自檢初始化時，首先會對時鐘芯 片 DS1302 的運行狀態(tài)進行判斷，當(dāng)檢測到 DS1302 處于啟動狀態(tài)時才對其進行初始化，啟動時鐘。若時鐘芯片處于啟動狀態(tài)，則需要對其進行初始化并啟動實時時鐘。 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)存儲及故障保護部分組成， X5045 是一種串行通信 512 字節(jié)的 EEPROM，同時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 低于檢測門限時，輸出復(fù)位信號， X5045 輸出復(fù)位高第四章 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 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 10K 的上拉電阻，并與AT89S51 的復(fù)位端相連。按鍵控制電路采用單片機 P2 口的低 4 個口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。系統(tǒng)正常運行時， 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，保持時鐘的連續(xù)運行。 1 2 3H P 2 0 8C6 8 0 p fV C Cp 3 .3 圖 25 人體存在信號采集電路 HP208NL 功能特點： 全自動感應(yīng)：人進入其感應(yīng)范圍則輸出低電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉低電平，輸出待機時的高電平。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 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)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運行的平臺。 3 軟件設(shè)計 系統(tǒng)采用 STC12C4052AD 單片機作為控制的核心，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的邏輯運算，因此軟件設(shè)計是系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行以及能否實現(xiàn)設(shè)計功能的關(guān)鍵。 1． 2 液晶顯示電路 為了實現(xiàn)較好的人機交互界面，在本系統(tǒng)中采用 1602 液晶顯示屏來顯示用戶的設(shè)定作息時間及用戶所查詢的信息。摘 要 1 摘 要 本課題針對教室燈光的控制，分析了教室燈光智能控制的原理和實現(xiàn)方法，提出了基于單片機設(shè)計教室燈光智能控制系統(tǒng)的思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件模塊和相應(yīng)軟件部分。該款是一種高速、高可靠性單片機，工作電壓 5． 5～ 3． 4V， Flash 程序存儲器 4K 字節(jié)， SRAM為 256 字節(jié)， 2 個定時器， 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，可通過串口實現(xiàn)在線編程、 A／ D 轉(zhuǎn)換、看門狗等功能。設(shè)置強制按鈕主要考慮到有時需要對燈進行強制控制，例如需要在教室通過投影儀觀看電影時，為達到最佳的收看效果，需要關(guān)上燈。 所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。本設(shè)計采用輸出電壓為 9V的變壓器。其硬件連接如圖 25。 DS1302 由 Vcc1 和 Vcc2 兩者中較大者供電。按鍵的輸入信號分別接到 ， ， ，用二極管和與門電路將按鍵信號引到外中 斷 0 的引腳 。 X5045 硬件部分連接如圖 212。 各接口芯片的檢測主要檢測各芯片是否已處于準(zhǔn)備工作的就緒狀態(tài)，有無硬件故障等，如檢測各位 LED 是否正常顯示系統(tǒng)設(shè)置開機時的界面，檢測硬件時鐘 DS1302 是處于更換芯片后初次使用為起振狀態(tài)，還是處于備用電源供電振蕩保持狀態(tài)， 即檢測系統(tǒng)中控制時間表的有效性，檢測熱釋紅外傳感器輸出信號是否正常體現(xiàn)人體存在的信息，檢測光采集電路輸出的信號等。本系統(tǒng)邏輯定義為：環(huán)境光亮?xí)r為邏輯“ 0(符合光采集電 路輸出信號狀態(tài) )，暗時為“ 1，人體存在為“ 1，人體不存在為“ 0，開燈為“ 1”，關(guān)燈為“ 0，那么環(huán)境光與人體存在可以用以第三章 控制模塊軟件設(shè)計 13 下的邏輯關(guān)系表來表示，如表所示 ： 表 環(huán)境光與人體存在邏輯關(guān)系 環(huán)境光參數(shù) 人體存在參數(shù) 教室燈狀態(tài) 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 上表數(shù)據(jù)表明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)進行與操作，又由于繼電器是低電平驅(qū)動，所以要將采集處理后的信號進行非操作，才可以驅(qū)動繼電器工作，即可得到教室燈的狀態(tài)。此芯片是八組 NPN 型達林頓功放三極管集成芯片，典型的輸入電壓是 5V，集電極輸出功率可達 50V。 在應(yīng)用系統(tǒng)各模塊電路調(diào)試成功后，將程序加載到在線仿真器上，這時就能單步或連續(xù) 地執(zhí)行目標(biāo)程序，同時也可以根據(jù)需要分段設(shè)置斷點執(zhí)行程序。 第五章 總結(jié)與展望 21 第五章 總結(jié)與展望 總結(jié) 該教室燈光系統(tǒng)的控制是以 AT89S51 單片機芯片為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動，完成對系統(tǒng)設(shè)備 (電燈 )的控制，采用