【正文】 HR A/P CONTROL 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 CHARGER 90H 91H TCS TCS TCS TCS DS DS RS RS CLOCK BURST BEH BFH 說明： (1)上表中，時鐘寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù) 是以 BCD 碼的形式存在的。其中秒寄存器的位 7 定義為時鐘暫停位，當(dāng)此位設(shè)置為邏輯 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302進(jìn)入低功耗的備份狀態(tài) 。當(dāng)把此位置為 0時，時鐘將啟動。 (2)小時寄存器的位 7定義為 12 或 24小時方式選擇位。當(dāng)為低電平時，選擇 24 小時方式，本系統(tǒng)在設(shè)計中采用的就為 24小時方式。 (3)寫保護(hù)寄存器的位 7是寫保護(hù)位，在對時鐘進(jìn)行些操作之前，位 7應(yīng)先置為 0,當(dāng)它是高電平時，寫保護(hù)防止對任何其它寄存器進(jìn)行寫操作。此外，涓流充電寄存器各位的作用及工作原理等在本論文前半部分 DS1302 的硬件設(shè)計中己作過 介紹，此處不再詳述。 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 30 時鐘自檢初始化 考慮剛買來的時鐘芯片處于一切未知狀態(tài)，于是必須對 DS1302 進(jìn)行自檢初始化。 DS1302 的自檢初始化程序設(shè)計流程圖如 圖 所示 : 圖 DS1302 的自檢初始化程序設(shè)計流程圖 檢查 DS1302 芯片是否正常工作，本系統(tǒng)中通過先讀取秒鐘寄存器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲起來，且將此數(shù)據(jù)與 60H 相比較，若大于 60H，說明時鐘數(shù)據(jù)不正常，轉(zhuǎn)去設(shè)置時鐘時間 。若小于并等于 60H，延時一秒鐘后，再次讀取秒鐘寄存器的 數(shù)據(jù)，與第一次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)相比較，若這兩次的數(shù)據(jù)相同，說明時鐘數(shù)據(jù)不正常，轉(zhuǎn)去設(shè)置時鐘時間 。若正常，則退出到主程序。初始化 DS1302 的充電狀態(tài)及其初始時間的設(shè)置。 時鐘程序設(shè)計 兩次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)是否相同 讀取 DS1302 秒鐘時間 開始 返回主程序 DS1302 正常工作 再次讀取秒鐘數(shù)據(jù) 延時 秒 設(shè)置 DS1302 初始時間 秒鐘大于 60H？ 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 31 對 DS1302 進(jìn)行讀寫的程序流程圖如圖 所示 : 圖 讀寫程序流程圖 在對 DS1302 進(jìn)行讀操作時，讀出的數(shù)據(jù)為 BCD 碼，同樣在寫操作時，寫入的數(shù)據(jù)一也必須為 BCD碼，這就需要在數(shù)據(jù)寫入之前、讀出之后進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，以便與系統(tǒng) 其它數(shù)據(jù)在比較時相對應(yīng)。在本系統(tǒng)中，因設(shè)定的時間參數(shù)一般都為二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)，為了便于同 DS1302 的時鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，故在程序中需進(jìn)行二進(jìn)制與 BCD碼之間的轉(zhuǎn)換 。 向該地址寫入數(shù)據(jù) 變量初始化 開始 將讀出的數(shù)據(jù)暫存，待顯示 數(shù)據(jù)寫完了 寫 DS1302 地址 RST— 端送高電平 RST— 端送高電平 去除寫保護(hù) 寫入 DS1302 讀地址 將該地址數(shù)據(jù)讀出 數(shù)據(jù)讀完了 將 DS1302 寫保護(hù) 結(jié)束 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 32 5 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 整個系統(tǒng)設(shè)計完成后，要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，同時驗證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設(shè)計要求。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分兩個步驟 :單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試 (硬件調(diào)試和軟件調(diào)試 )及整個控制系統(tǒng)試運(yùn)行調(diào)試。 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試 方法及步驟 單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試應(yīng)包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中 存在的問題，查看其運(yùn)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求。 系統(tǒng)硬件和軟件的研制可以相互獨立的平行進(jìn)行，軟件調(diào)試可以在硬件完成之前，硬件也可以在無完整應(yīng)用軟件的情況下進(jìn)行調(diào)試，但它們需要借助另外的工具提供調(diào)試環(huán)境。硬件和軟件分調(diào)完成之后，還要再進(jìn)行軟件和硬件的聯(lián)調(diào)，在調(diào)試中找出問題，判斷故障源，修改軟硬件。 在對系統(tǒng)進(jìn)行實際調(diào)試時，首先應(yīng)對硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，同時對系統(tǒng)軟件進(jìn)行初步調(diào)試，此后再對軟件和硬件進(jìn)行動態(tài)調(diào)試，最后才能使系統(tǒng)進(jìn)入正常工作 。 :靜態(tài)調(diào)試主要是排除明顯的硬件故障。在電路搭建好 后，對其進(jìn)行仔細(xì)檢查，查看端口是否正確連接，連接是否可靠。同時還應(yīng)當(dāng)用萬用表檢查電路，看應(yīng)當(dāng)開路的地方是否開路，應(yīng)當(dāng)短路的地方是否短路，電源地線連接是否可靠。在焊接后，查看焊接是否牢固，有無虛焊或短路等。在將芯片、傳感器等元件插到電路板上時，要保證各處電源極性、電壓正確，以防止因電源極性接反或電壓過高損壞芯片或傳感器。此外，插入芯片必須在斷電的情況下進(jìn)行，特別注意芯片的方向不要插反。 :系統(tǒng)軟件程序在編制好以后，可通過匯編軟件對源程序進(jìn)行匯編，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼，在匯編過程中出現(xiàn)的錯誤，要及時 糾正。在軟件調(diào)試時采用軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)對程序進(jìn)行調(diào)試，這種模擬開發(fā)系統(tǒng)是在計算機(jī)上利用模擬軟件實現(xiàn)對單片機(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。調(diào)試過程中的運(yùn)行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在指定的窗口區(qū)域顯示出來，通過這些顯示結(jié)果隨時跟蹤程序運(yùn)行狀態(tài)，以確定程序運(yùn)行無錯誤。 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 33 :控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關(guān)的，軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進(jìn)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(jìn)行聯(lián)調(diào)，同時對軟件和硬件進(jìn)行檢查和診斷。整個單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn) 行在線調(diào)試時，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進(jìn)行診斷、調(diào)試。在應(yīng)用系統(tǒng)各電路板調(diào)試成功后，將用戶程序加載到在線仿真器上，這時就能單步、多步或連續(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)行用戶程序。系統(tǒng)中的硬件故障 (如各個部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯誤 )主要是靠聯(lián)機(jī)仿真來排除的。對于與硬件無聯(lián)系的用戶程序，例如定時標(biāo)志等，雖然已經(jīng)沒有語法錯誤，但可能存在邏輯錯誤，這時，就借助于動態(tài)在線調(diào)試手段發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤，直至邏輯錯誤糾正為止。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(jìn)行在線調(diào)試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。程序調(diào)試完畢后，利用在線編程器將程序固化到單片機(jī)中，使整個系統(tǒng)運(yùn)行起來。 出現(xiàn)的主要問題及分析解決 系統(tǒng)調(diào)試一般來講是一種復(fù)雜，而仔細(xì)的工作，所以在調(diào)試過程中需要有耐心，仔細(xì)檢查、解決出現(xiàn)的一切問題。只有所有問題都得到解決后，才能保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在本系統(tǒng)的調(diào)試過程中遇到的主要問題及分析解決 : 問題1:電源供電電路中集成穩(wěn)壓器溫度過高。分析解決 :穩(wěn)壓器溫度過高的原因之一是 :12V 變壓器整流濾波后加到集成穩(wěn)壓器輸入端的電壓較 高，使 7805 上的壓降過大。此問題可通過使用 9V 變壓器，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。 問題 2:人體存在傳感器有人存在時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)會產(chǎn)生誤判，或采集不到正確的信號，于是在人體存在傳感器的輸出端加一個 100 千歐 的上拉電阻。 問題 3:有人存在的教室中，若人體超過十秒沒有活動，人體傳感器是不會有信號輸出的，那么如何判定教室此時有人的問題。 分析解決 :有人存在的教室中，若人體超過十秒沒有活動，人體傳感器是不會有信號輸出的 問題。此問題在系統(tǒng)軟件設(shè)計時，將有人體存在的狀態(tài)保持二至 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 34 五分鐘再繼續(xù)采集信號，并加以處理。 問題 4:單片機(jī)控制信號輸出后，繼電器沒按預(yù)定設(shè)計產(chǎn)生動作。 分析解決 :單片機(jī)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端來驅(qū)動繼電器，最后再帶動負(fù)載。繼電器驅(qū)動電路中還需注意的是要與繼電器線圈并聯(lián)一個續(xù)流二極管，增加對驅(qū)動三極管的保護(hù)。 問題 5:每次開機(jī)插上電源后，硬件時鐘顯示的時間都從所設(shè)初始值開始計時。 分析解決 :硬件時鐘顯示的時間不正常。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)對硬件時鐘先進(jìn)行自檢。 結(jié)論 本課題對適合應(yīng)用于教室燈光控制系統(tǒng)的控制部分進(jìn)行了研究。以環(huán)境光、人體存在狀況等外界環(huán)境為控制器的輸入?yún)?shù)，比單純的人員管理教室燈光更合理，更有效的降低教室燈光的資源費(fèi)用 。同時還加入了時間控制參數(shù)，使教室燈光的控制更加符合學(xué)校的作息時間。本控制系統(tǒng)的設(shè)計對于各類大、中專院校的教室燈光管理具有重要的意義，也適用于各類辦公室的燈光控制。 該教室燈光系統(tǒng)的控制 是以 AT89C52 單片機(jī)主控單元為核心，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，采用一個二極管閃爍顯示整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了對教室燈光的自動開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)設(shè)計在實現(xiàn)智能化控制的同時，還設(shè)置了手動，這樣在系統(tǒng)智能控制偶爾出現(xiàn)故障時，可采用手動操縱，不至于影響教室燈光的正常應(yīng)用。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中多采用簡易芯片(ULN2803, DS1302, X5045 等 )，簡化了電路設(shè)計，同時節(jié)省了單片機(jī) I/0 口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。系統(tǒng)功能的實現(xiàn)通過采用多任務(wù)模塊編寫，省去了一些不必 要的延時程序，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計，經(jīng)實驗初步證實了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，提高了電能資源的利用率。 在保證裝置能穩(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 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 35 件，以降低成本。軟件設(shè)計上采用多任務(wù)形式對信號的采集、處理，達(dá)到最終控制燈光的目的。 本控制系統(tǒng)與己有的教室燈光配套使用時，不需要對原有設(shè)備電路進(jìn)行大的改動，以降低成本實現(xiàn)了教室燈光的智能控制。 建議 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)。若教室面積很大，超過人體傳感器輻射范圍，這樣采集的信號可能會不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠，最好采用多個人體傳感器。 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制作成在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能擺動為宜。 本系統(tǒng)中，人體傳感器采集的信號與環(huán)境光采集的信號相互間有制約關(guān)系，有著密切聯(lián)系。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，簡化軟件程序。 本系統(tǒng)適用性較好，可以應(yīng)用于教室、樓道和辦公室中。 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 36 致謝 本課題研究是在 趙協(xié)廣老師悉心 指導(dǎo)下完成的，傾注著 老師 的心血和汗水。近 半 年來， 趙 老師無論在學(xué)習(xí)、工作和生活上都給予我無微不至的關(guān)心和幫助，趙 老師實事求是的科學(xué)作風(fēng)，敏銳深刻的洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，不斷開拓的工作熱情，為科技事業(yè)忘我工作的精神，無不使筆者受益匪淺，對筆者今后的成長產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。謹(jǐn)此向 趙老師 致以最崇高的敬意和最衷心的感謝 ! 在本課題進(jìn)行期間， 閆明法、袁博、張艷 東 、等同學(xué) 的 幫助，使課題能夠順利地完成，在此對他們表示感謝 ! 最后，衷心感謝所有關(guān)心、幫助和支持過我的老師、同學(xué)和朋友們。還有，一直在幕后默默理解、支持和幫助我的家人和親戚朋友們。 湖南人文科技學(xué)院 畢業(yè)論文 37 參考文獻(xiàn) [1]周明珠 .無觸點開關(guān)在控制中的應(yīng)用 [J].現(xiàn)代電子技術(shù) 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