【正文】 機(jī)器周期的計(jì)算晶振頻率為 12MHz振蕩周期= usMHzfosc121?狀態(tài)周期 osc62河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件設(shè)計(jì) 22河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件設(shè)計(jì) 23第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖初始化讀取當(dāng)前亮度當(dāng)前亮度設(shè)定亮度？減小 PWM 輸出 增大 PWM 輸出NY本設(shè)計(jì)采用 C 語言編程，先設(shè)定當(dāng)下的環(huán)境亮度為設(shè)定亮度，當(dāng)環(huán)境的亮度變亮的時(shí)候，即大于那設(shè)定亮度時(shí)，減小 PWM 輸出，LED 燈會(huì)變暗，并且以此當(dāng)下的環(huán)境作為設(shè)定的亮度；當(dāng)環(huán)境亮度再次改變，變暗的時(shí)候，程序會(huì)增大 PWM 輸出，LED 燈會(huì)變亮，并且以此為設(shè)定的環(huán)境亮度；通過設(shè)定環(huán)境亮度的標(biāo)準(zhǔn)來自動(dòng)調(diào)節(jié) LED 亮度。 系統(tǒng)初始化 // 亮度手動(dòng)調(diào)節(jié)按鈕初始化sbit Key1 = P2^0。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件設(shè)計(jì) 24uchar PwmCount = 0。uint T1sCount =0。uchar PwmSet = 0。 //當(dāng)前所設(shè)置的亮度uchar PwmNow = 0。 //當(dāng)前環(huán)境的實(shí)時(shí)亮度//定時(shí)器 0 初始化void Time0_Init(){TMOD = 0x01。IE = 0x82。TH0 = 0xFF。TL0 = 0xA3。 // 晶振，1msTR0 = 1。} 人體紅外感應(yīng)子系統(tǒng)人體紅外感應(yīng)要滿足兩個(gè)條件：①有人在使用臺(tái)燈范圍內(nèi)活動(dòng)；②外界環(huán)境的光照強(qiáng)度較弱。當(dāng)有人在臺(tái)燈上的熱釋電紅外的探測(cè)范圍內(nèi)活動(dòng)并且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，臺(tái)燈逐漸點(diǎn)亮。當(dāng)人離開后，延時(shí)一段時(shí)間后臺(tái)燈漸漸熄滅。人體紅外感應(yīng)由單片機(jī) 產(chǎn)生，程序見附錄。檢測(cè)到有人： { LED_infrared = 0。 //紅外檢測(cè)指示燈亮 ET1 = 1。 //開定時(shí)器 1 中斷 if(!add) //檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）{PWM_add()。 //增加光強(qiáng) }if((!minus)amp。amp。infrared) //檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）{PWM_minus()。 //減弱光強(qiáng)}}檢測(cè)到?jīng)]人else {河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件設(shè)計(jì) 25LED_infrared = 1。 //紅外檢測(cè)指示燈滅ET1 = 0。 //關(guān)定時(shí)器 1 中斷PWM_ctrl = 0。 //PWM 占空比輸出為 0%} 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)子系統(tǒng)利用 PWM 波進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，其主要代碼如下：if(!add) //檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）{PWM_add()。 //增加光強(qiáng)}if((!minus)amp。amp。infrared) //檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）{PWM_minus()。 //減弱光強(qiáng)} 仿真環(huán)境介紹 Keil 介紹 隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil。該軟件是美國 Keil Software 公司出品的軟件開發(fā)系統(tǒng)，其允許用戶使用匯編或者 C語言來開發(fā) MCS51 單片機(jī)（或與 MSC51 指令兼容的其它單片機(jī)）的應(yīng)用軟件。功能上，Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。外觀上采用全 Windows 界面，容易上手。性能上，即便是使用高級(jí)語言開發(fā)應(yīng)用程序，其生成的目標(biāo)代碼效率也非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊。 Proteus 介紹Porteus 是一款集單片機(jī)仿真與 SPICE 分析于一身的 EDA 仿真軟件，于1989 年由英國 Labcenter Eletronice Ltd 研發(fā)成功，經(jīng)過多年的發(fā)屏，現(xiàn)已成為當(dāng)前 EDA 性價(jià)比最高、性能最強(qiáng)的一款軟件。Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA工具一樣的原理布圖、PCB 自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其最大的特點(diǎn)是 Proteus VSM(Virtual System Modelling)實(shí)現(xiàn)了混合模式的 SPICE 電路仿真，它將虛擬儀器、高級(jí)圖表仿真、微處理器軟仿真器、第三方的編譯器和河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件設(shè)計(jì) 26調(diào)試器等有機(jī)結(jié)合起來，在世界范圍內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在計(jì)算機(jī)上完成原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、處理器代碼調(diào)試及實(shí)時(shí)仿真、系統(tǒng)測(cè)試，以及功能驗(yàn)證。Proteus 主要有兩大部分組成：ISIS——原理圖設(shè)計(jì)、仿真系統(tǒng)。它用于電路原理圖的設(shè)計(jì)以及交互式仿真。ARES——印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它主要用于印制電路板的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生最終的 PCB 文件。 PWM 調(diào)制亮度調(diào)節(jié)PWM 是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，翻譯成脈沖寬度調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制，是一種很好用的技術(shù)，在許多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用，比如說測(cè)量、通信、功率控制與變換等。脈沖寬度調(diào)制是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過使用高分辨率計(jì)數(shù)器，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體的模擬信號(hào)電平進(jìn)行編碼。PWM 信號(hào)還是數(shù)字的，在給定的任何時(shí)間，滿幅值的直流供電不是完全有(ON)，就是完全無(OFF)。電流源或電壓是以一種斷(OFF) 或通 (ON)的重復(fù)脈沖序列被加載到模擬的負(fù)載上。斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候，通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候。只要滿足帶寬足夠這個(gè)條件，任何的模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼。//PWM 輸出，一個(gè)周期 100 等分，PwmCount 表示 LED 點(diǎn)亮所占的比例，這個(gè)比例越大，LED 越亮if(TCountPwmCount){LedPwm = 0。}else{LedPwm = 1。}TCount++。if(TCount==100){TCount = 0。} //end of PWM河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件設(shè)計(jì) 27河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)可靠性技術(shù) 28第 5 章 系統(tǒng)可靠性技術(shù) 在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，在安裝、調(diào)試后完全符合設(shè)計(jì)要求，但把系統(tǒng)置入現(xiàn)場后，系統(tǒng)常常不能正常穩(wěn)定地工作。產(chǎn)生這種情況的原因主要是現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜和各種各樣的電磁干擾，所以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、抗干擾技術(shù)變得越來越重要了。 工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中干擾是以脈沖產(chǎn)的形式進(jìn)人單片機(jī)系統(tǒng)的，其主要的渠道有三條，即空干擾多發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場附近，并通過靜電感應(yīng)，電磁感應(yīng)等方式侵入系統(tǒng)內(nèi)部；供電系統(tǒng)干擾是由電源的噪聲干擾引起的；過程通道干擾是干擾通過前向通道和后向通道進(jìn)入系統(tǒng)的。干擾一般沿各種線路侵入系統(tǒng)。系統(tǒng)接地裝置不可靠，也是產(chǎn)生干擾的重要原因；各類傳感器，輸人/輸出線路的絕緣損壞均有可能引入干撫。 干擾產(chǎn)生的后果（1）數(shù)據(jù)采集誤差的加大。當(dāng)干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)的前向通道疊加在信號(hào)上，會(huì)使數(shù)據(jù)采集誤差增大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓輸入時(shí)，此現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。（2）程序運(yùn)行失常：①控制狀態(tài)失靈。在單片機(jī)系統(tǒng)中，由于干擾的加人使輸出誤差加大，造成邏輯狀態(tài)改變，最終導(dǎo)致控制失常。②死機(jī)。在單片機(jī)系統(tǒng)受強(qiáng)干擾后，造成程序計(jì)數(shù)器（PC）值的改變，破壞程序正常運(yùn)行。（3）系統(tǒng)被控對(duì)象誤操作。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，指向了其它地方，運(yùn)行了錯(cuò)誤的程序；②DRAM 中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。③中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的中斷處理。（4）被控對(duì)象狀態(tài)不穩(wěn)定。鎖存電路與被控對(duì)象間的線路（包括驅(qū)動(dòng)電路）受干擾，從而造成被控對(duì)象狀態(tài)不穩(wěn)定。（5）定時(shí)不準(zhǔn)。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，使中斷程序運(yùn)行超出定時(shí)時(shí)間；②RAM 中計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)被沖亂，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。（6）數(shù)據(jù)發(fā)生變化。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于外部 RAM 是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM 中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然 ROM 能避免干擾破壞，但單片機(jī)片內(nèi) RAM 以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至 EPROM 中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫,使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)可靠性技術(shù) 29 針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，本系統(tǒng)分別從硬件和軟件兩個(gè)方面來探討一些提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。合理地使用軟件和硬件抗干擾技術(shù)，可使系統(tǒng)最大限度地避免干擾的產(chǎn)生和受干擾后能使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地工作。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)（1）供電系統(tǒng)。①防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過壓和欠壓。使用隔離變壓器濾掉高頻噪聲，低通濾波器濾掉工頻干擾。②采用開關(guān)電源并提供足夠的功率余量，主機(jī)部分使用單獨(dú)的穩(wěn)壓電路，必要時(shí) I/O 供電分別采用 DCDC 模塊隔離，以避免各個(gè)部分相互干擾。（2）注意印制電路板的布線與工藝。①盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網(wǎng)，可防止產(chǎn)生地電位差和元件之間的耦合。②印制電路板要合理分區(qū)。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)要盡量分開，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。③元件面和焊接面應(yīng)采用相互垂直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合：避免相鄰導(dǎo)線平行段過長；加大信號(hào)線間距。高頻電路互聯(lián)導(dǎo)線盡量短，使用 45176?；蛘邎A弧折線布線，不要使用 90176。折線，以減小高頻信號(hào)的發(fā)射。④印制電路板要按單點(diǎn)接電、單點(diǎn)心接地的原則送電。三個(gè)區(qū)域的電源線、地線分三路引出。地線、電源線要盡量粗，噪聲元件與非噪聲元件要盡量離遠(yuǎn)一些。時(shí)鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來，讓周圍電場趨近于零。⑤使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該個(gè) TTL 或 20 多個(gè) CMOS。如果輸出負(fù)載過重，會(huì)降低輸出電平，使電平處于或低于被驅(qū)動(dòng)器件的輸入門檻電平，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3）提高元器件的可靠性。①選用質(zhì)量好的電子元件，并進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試、篩選和老化。②設(shè)計(jì)時(shí)元件技術(shù)參數(shù)要有一定的余量。③提高印制板和組裝的質(zhì)量。（4）使用雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)。在對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性有嚴(yán)格要求的場合，使用雙機(jī)冗余可進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾能力。雙機(jī)冗余，就是執(zhí)行同一個(gè)控制任務(wù)，可安排兩個(gè)單片機(jī)來完成，即主機(jī)與從機(jī)。正常情況下，主機(jī)掌握著三總線的河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)可靠性技術(shù) 30控制權(quán)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，此時(shí)，從機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，等待仲裁器的觸發(fā)。當(dāng)主機(jī)由于某種原因發(fā)生誤動(dòng)作時(shí)，仲裁器根據(jù)判別條件，若認(rèn)為主機(jī)程序已混亂，則切斷主機(jī)的總線控制權(quán)，將從機(jī)喚醒，從機(jī)將代替主機(jī)進(jìn)行處理與控制。（5）用好去耦電容。好的高頻去耦電容可以去除高到 1AHZ 的高頻成份。陶瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，每個(gè)集成電路的電源，地之間都要加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的充放電能；另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為 的去耦電容有5nH 分布電感，它的并行共振頻率大約在 7MHz 左右，也就是說對(duì)于 10MHz 以下的噪聲有較好的去耦作用，對(duì) 40MHz 以上的噪聲幾乎不起作用。1uf，10uf 電容，并行共振頻率在 20MHz 以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。在電源進(jìn)入印刷板的地方和一個(gè) 1uf 或 10uf 的去高頻電容往往是有利的，即使是用電池供電的系統(tǒng)也需要這種電容。每 10 片左右的集成電路要加一片充放電電容，或稱為蓄放電容，電容大小可選 10uf。 軟件抗干擾技術(shù)1．?dāng)?shù)據(jù)采集誤差的軟件對(duì)策（1）用軟件濾波算法，可濾掉大部分由輸入信號(hào)干擾而引起的輸出控制錯(cuò)誤。最常用的方法有算術(shù)平均值法、比較舍取法、中值法、一階遞推數(shù)字濾波法。具體選取何種方法，必須根據(jù)信號(hào)的變化規(guī)律選擇。對(duì)開關(guān)量采用多次采集的辦法來消除開關(guān)的抖動(dòng)。（2）關(guān)