【文章內容簡介】 S3 與S4 用于調整被選參數(shù)值的大小。S5 用于鬧鐘查看與存儲確認鍵。S6 用于LED 燈光10 級亮度的調節(jié)鍵。 所示。 按鍵系統(tǒng)電路圖 電源系統(tǒng) ，可采用電池或穩(wěn)壓電源多種方式供電。由于系統(tǒng)光源采用20 只LED 燈珠并聯(lián)組成，所以LED 恒流驅動芯片PT4115 供電電源在6~30V 電壓范圍內均可使LED 燈正常使用。但單片機供電需要恒壓供電。系統(tǒng)采用三端穩(wěn)壓芯片7805，來穩(wěn)定給單片機供電的電源。該線性穩(wěn)壓芯片正常工作輸入電壓與輸出電壓差值應至少高于2V，若差值過大會增加額外功耗。因此，本系統(tǒng)宜選用穩(wěn)壓電源方式供電。同時，本文LED 恒流驅動系統(tǒng)設計簡潔靈活，可根據(jù)用戶需求適當調整驅動電路參數(shù)，即可擴展LED 照明功率，最大可至10W左右。 集成直流穩(wěn)壓電源的要求是比較基本的設計，設計要求電源輸出5V直流電壓。設計中包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四個部分。通過四部分的組合將220V交流電壓轉變?yōu)樵O計要求直流電壓。由于穩(wěn)壓電路發(fā)生波動、負載和溫度發(fā)生變化，濾波電路輸出的直流電壓會隨著變化。因此，需要維持電源輸出的電壓穩(wěn)定不變，需要加一級穩(wěn)壓電路。系統(tǒng)中穩(wěn)壓電路的作用是當外界因素（電網(wǎng)電壓、負載、環(huán)境溫度）等發(fā)生變化時，使輸出的直流電壓不受外界因素的影響，從而維持穩(wěn)定的電壓輸出。保護各個芯片的正常工作。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件組成。采用集成穩(wěn)壓器設計的電源具有很好穩(wěn)定性能、電路結構比較簡單等優(yōu)點。從而保證穩(wěn)定給各個芯片供電，并提供整個系統(tǒng)的供電。 直流穩(wěn)壓電源3 系統(tǒng)軟件設計　　該系統(tǒng)控制程序主要包含系統(tǒng)初始化程序、實時時鐘芯片處理程序、溫度傳感器芯片處理程序、液晶顯示程序、鍵盤檢測與處理程序、鬧鐘中斷以及定時器產生PWM 程序構成。 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序主要包括系統(tǒng)初始化程序（包括I/O 口初始化、DS1302 時鐘芯片初始化、液晶1602 的初始化、外部中斷0 與定時器T0 設置）、按鍵檢測和處理程序、時鐘數(shù)據(jù)的讀取與處理程序、溫度數(shù)據(jù)的讀取與處理程序、液晶顯示程序、鬧鐘報警的判斷和處理程序、PWM調光處理程序等。程序中設置鬧鐘標志位Flag_ri，一旦鬧鐘時間到達，時鐘芯片IRQ引腳觸發(fā)外部中斷0，進入中斷程序則置Flag_ri=1，用于主程序中鬧鐘報警的判斷與處理。 所示。 主程序流程圖 按鍵檢測和處理程序　　按鍵控制系統(tǒng)由S2~S6五個按鍵組成，分別為S2時間設置鍵、S3數(shù)值增大鍵、S4數(shù)值減小鍵、S5鬧鐘設置鍵以及S6亮度調節(jié)鍵。S2用于選擇需要調整的時鐘以及鬧鐘參數(shù)，根據(jù)S2按下次數(shù)，依次選擇秒、分、時、星期、日、月、年，液晶屏上被選參數(shù)下方以光標閃爍狀態(tài)提示，再通過按下S3或S4調整被選參數(shù)值的大小，S2按下累積8次時，則退出選擇功能并保存當前數(shù)據(jù)至時鐘芯片。S5用于鬧鐘時間的查看與設置；首次按下S5，1602液晶屏第二行顯示已設置的鬧鐘時間；可通過SS3與S4重新設置鬧鐘時間；再次按下，則退出鬧鐘查看功能并保存當前設置的鬧鐘參數(shù)至時鐘芯片。同時，S3與S4還可獨立作為鬧鐘產生時的取消鍵與LED燈光的關閉鍵。S6實現(xiàn)LED燈光亮度的10級調節(jié)，每按一次，LED亮度增大一級；當達到亮度最大時，再次按下則關閉LED燈光。每次有按鍵按下，蜂鳴器都以短‘滴’聲提示?！　?按鍵檢測與處理流程圖 外部中斷程序　　系統(tǒng)到達設置的鬧鐘時間，DS1302 時鐘芯片SCLK引腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑?口INT0 中斷的申請輸入，并可通過讀取DS1302 芯片的C 寄存器來清除SCLK引腳輸出。因此，將外部中斷INT0 設置為負跳變沿觸發(fā)中斷，并設置鬧鐘標志位Flag_ri，鬧鐘時刻到達時設置Flag_ri=1，用于主程序中的鬧鐘報警處理?！　　?外部中斷流程圖 定時器中斷程序　　為產生調節(jié) LED 燈光亮度的PWM 信號，定時器T0設置為工作方式0，即13 位計數(shù)器定時，最多裝載數(shù)值為8192個。因為系統(tǒng)晶振采用12MHz，賦值使TH0=（8192400）/ 32 與 TL0=（8192400）%32，即可實現(xiàn)400μ S 的定時中斷。10 次中斷（即4mS）作為一個周期，（該控制口名稱定義為LED_PWM）輸出的占空比來產生PWM 脈沖信號，以控制PT4115 恒流驅動芯片實現(xiàn)LED 燈的10 級亮度調節(jié)。程序設置對T0 中斷次數(shù)（即定義為T0_num）進行計數(shù)，以便判斷一個周期到否；同時判斷比較高電平脈沖個數(shù)（即定義為scale 值，由調光鍵S6 按下次數(shù)設置）用于實現(xiàn)不同亮度等級的調節(jié)。在定時器T0 中斷服務程序中，首先T0 重新裝入定時為400μ S 的初值；定時器中斷次數(shù)T0_num 加1，判斷一個方波周期到否，若到達，令T0_num 歸零，（即LED_PWM=1）；如果一個方波周期還沒到，則與亮度等級scale 值作比較，判斷高電平脈沖個數(shù)scale 到否，若到達， 口輸出電平置低（即LED_PWM=0）， 口輸出高電平（即LED_PWM=1）；而后中斷返回，等待下一次定時中斷?！　∵@樣， 口就產生了所需的PWM 調光信號。定時器生成PWM 。 　　 定時器生成PWM流程圖 C語言程序編寫和ISP軟件程序下載C語言是國際社會廣泛流行的計算機高級語言。語言簡潔，緊湊，使用方便靈活，是完全模塊化和結構化的語言，語法設計不太嚴格，程序設計自由度大，用C語言編寫的程序可移植性好。C語言的這些特點和電路的設計比較吻合。全局性和局部性，模塊化可以簡便編程過程。因此選擇C語言進行程序設計，要比匯編語言好。在程序編寫的過程中需要做到認真仔細，程序的編寫是個比較大的一個工程。在這個過程中會遇到許多的問題，需要一一解決。程序編寫也是論文設計過程中最重要的一個環(huán)節(jié)，因為硬件和軟件是不可能脫離的。兩者都能成功并且結合到一起才能實現(xiàn)論文的要求。SP（InSystem Programming）是當今流行的單片機編程模式。可在線系統(tǒng)編程的意思是指電路板上的可編程下載的空白元器件可以直接編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下可重復編程邏輯器件[7]。已經編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。在完成編寫程序的編譯通過之后，把可以燒寫STC89C52的ISP編程器并與電腦主機硬件連接后，打開相應下載軟件按步驟即可對STC89C52芯片進行程序燒錄下載。燒錄完成成功后會有提示。重新通電即可測試和運行電路。4軟件的調試和仿真當完成電路圖的設計和程序的編寫，我們的實驗并不能馬上進行實物焊接，還需要進行最重要的一步那就是實驗的仿真，只有通過仿真才能先發(fā)現(xiàn)問題和不足，有利于改正錯誤，改進實驗。從而達到比較好的一種實驗要求和實驗效果。所選用的Proteus仿真軟件不僅能進行單片機電路的設計也能進行單片機的仿真。Proteus仿真軟件功能強大能滿足多數(shù)任務的要求，將編寫好的C語言程序下載到軟件當中。調試好電路圖就可以進行仿真。在仿真的過程中并不會一次性的就能夠取得成功。需要在不斷的調試過程中去改進。從而達到實驗要求?？刂齐娐返陌惭b與測試在整個系統(tǒng)研制中占有重要位置，它是把理論付諸實踐的過程，也是把紙面電路設計轉變?yōu)閷嶋H產品的必經階段。 電路仿真圖 由此仿真圖可以看到電路設計滿足設計要求。能夠顯示溫度，時間，日期，燈光亮度能夠進行鬧鐘定時，能夠形成PWM脈寬調制波形進行臺燈亮度調節(jié)。此仿真結果說明電路和程序是可行的?；赑WM的智能多功能臺燈設計5 硬件的組裝與調試本次設計的元器件主要有：電阻、電容、PNP9012型三極管、STC89C52單片機、蜂鳴器，,1602液晶顯示芯片,PT4115恒流驅動芯片[13]。這些元器件的引腳需要我們認真查找資料，了解每個器件的特性去進行焊接。其中，這些元器件直接根據(jù)型號到電子元器件市場就很容易買到。但電阻我們要測量出它的真實值是否準確，這用萬用表直接測量就行，也可以根據(jù)色環(huán)來讀數(shù)。電容上面直接就標著數(shù)示，二極管和三極管需要我們正負極性。三極管需要我們判斷出它的基極、集電極、發(fā)射極。 電子元器件的焊接與組裝組裝電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方法，無論采用哪種方法均應注意以下幾方面。(1) 所有元器件在組裝前應盡可能全部測試一遍，以保證所用元器件均合格。(2) 所有集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確進行焊接合理安排布線。(3) 分立元件時應仔細辨明器件的正反向，標志應處于比較容易觀察的位置方便檢查和調試。對于有正負極性的元件，例如電解電容器、晶體二極管等，組裝時一定要特別注意極性，否則將會造成實驗失敗。(4) 為了便于焊接查線以及后期的檢查電路，可根據(jù)電路中接線的不同作用選擇不同顏色的導線。一般習慣是正電源用紅色線、負電源用藍色線、地線用黑色線、信號線用黃色線等。(5) 在實際焊接中連線需要盡量做到排版簡潔連線方便。連線不跨接集成電路芯片上，必須從其周圍通過。同時應盡可能做到連線不相互穿插重疊、盡量不從電路中元器件上方通過。(6) 為使電路能夠正常工作與調測，所有地線必須連接在一起，形成一個公共參考點。 正確的組裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠，而且便于檢查、調試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍之效果，使組裝既快又好。 調試是指系統(tǒng)的調整、改進與測試。測試是在電路組裝后對電路的參數(shù)與工作狀態(tài)進行測量，調整則是在測試的基礎上對電路的某些參數(shù)進行修正，使?jié)M足設計要求。在進行調試前應擬訂出測試項目、測試步驟、調試方法和所用儀器等，做到心中有數(shù)，保證調試工作圓滿完成。 調試方法 調試方法原則有兩種。第一種是邊安裝邊調試的方法。它是把復雜的電路按原理框圖上的功能分成單元進行安裝和調試，在單元調試的基礎上逐步擴大安裝和調試的范圍，最后完成整機調試。這種方法在新設計的電路中比較常用。第二種方法是在整個電路系統(tǒng)全部焊接完畢后，實行一次性調試。這種方法比較適用于電路相對來說比較簡單，系統(tǒng)不復雜的電路調試。 調試步驟（1）通電前檢查 電路焊接完畢后, 不要急于通電，首先要根據(jù)原理電路認真對照檢查電路中的接接線是否正確，包括錯線（連線一端正確、另一端錯誤），少線（安裝時漏掉的線），多線（連線的兩端在電路圖上都是不存在的）和短路（特別是間距很小的引腳及焊點間），并且還要檢查每個元件引腳的使用端數(shù)是否與圖紙相符。查線時最好用指針式萬用表“Ω1”檔進行檢查, 或是用數(shù)字萬用表“Ω”檔的蜂鳴器來測量，而且要盡可能直接測量元器件引腳，這樣同時可以發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。（2）通電觀察 在電路安裝沒有錯誤的情況下接通電源（先關斷電源開關，待接通電源連線之后再打開電路的電源開關）。但接通電源后不要立即進行電路功能的測試，首先要充觀察整個電路有無異?，F(xiàn)象，電路中元器件是否有發(fā)熱燒壞等現(xiàn)象，是否有漏電現(xiàn)象，電源是否有短路和開路現(xiàn)象等。如果電路在測試過程中出現(xiàn)異常，首先應該立即關閉電源，檢查后排除故障再重新通電測試。然后再按要求測量各元器件引腳電源的電壓，而不只是測量各路總電源電壓，以保證元器件正常工作。（3）單元電路調試 在調試單元電路時應明確本部分的調試要求。調試順序應按照電路原理圖中信號流向進行，這樣可以把整個電路進行分步調試，把前面調試好的電路的輸出信號作為后一級電路的輸入信號。從而保證電路的調試更加順利方便。 單元調試包括靜態(tài)和動態(tài)調試。靜態(tài)調試一般是指在沒有外加信號的條件下測試電路各點的電位，特別是有源器件的靜態(tài)工作點。通過它可以及時發(fā)現(xiàn)已經損壞和處于臨界狀態(tài)的元器件。動態(tài)調試是用前級的輸出信號或自身的信號測試單元的各種指標是否符合設計要求，包括信號幅值、波形形狀、相位關系、放大倍數(shù)和頻率等。對于信號產生電路一般只看動態(tài)指標。把靜態(tài)和動態(tài)測試的結果與設計的指標加以比較，經深入分析后對電路與參數(shù)提出合理的修正。在調試過程中應有詳盡記錄。（4）整機聯(lián)調 各單元電路調試好以后，并不見得由它們組成的整體電路性能一定會好，因此還要進行整體電路調試。整體電路調試主要是觀察和測量動態(tài)性能，把測量的結果與設計指標逐一對比，找出問題及解決辦法，然后對電路及其參數(shù)進行修正，直到全部電路的性能完全符合設計要求為止。 單片機是本設計的核心控制器，只有保證單片機的正常工作才能完成程序的運行才能對顯示電路、PWM調光電路，測溫電路，蜂鳴器電路的控制。保證單片機最小系統(tǒng)能夠正常工作是前提。判斷辦法就是用萬用表測量單片機時鐘引腳（119腳）的對地電壓，以正常工作的單片機用數(shù)字萬用表測量為例：。對于懷疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷，單片機正常工作時第9腳對地電壓為零，可以用導線短時間和＋5V連接一下，模擬一下上電復位，如果單片機能正常工作了，說明這個復位電路有問題。最后經過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件上出現(xiàn)的問題。或者在軟件測試過程中采用模塊化的測試方法，使整個系統(tǒng)測試顯得更加有條理性。通過RS232和PC機進行連接，利用PC測試助手進行測試。測試過程中把單片機和PC機的波特率設置為相同值（如9600bit/s）。驗證上位機和下位機接收正常。我們把測好的軟件導入連接好的硬件中，在把所出現(xiàn)的問題都調整解決過來，因而整個系統(tǒng)就測試通過。 在焊接好電路板進行測試的時候。我們的實驗電路不能輸出正常的信號。于是我們按照正常的檢查步驟進行檢查，首先檢查線路是否有問題，當檢查過后我們發(fā)現(xiàn)線路沒有問題。于是檢查是否是焊接的問題，焊接也沒有問題，最后檢查元器件在焊接過程中是否損壞。在數(shù)字實驗室我們對所有使用的元器件進行檢查一步一步測試。發(fā)現(xiàn)元器件沒有任何問題，能夠正常的表現(xiàn)邏輯功能。但是最后的功能還是不能夠實現(xiàn)，這就是說明了我設計的電路還是有問題的，由于自己焊接的電路，或許是自己的思維模式已經定格了。不能夠檢查到問題的存在。最后讓焊接的電路板讓同學幫忙檢查。在同學