【正文】 否 是 否 是 否 是 否開始初始化進(jìn)入按鍵所指功能液晶背光燈關(guān)閉按鍵是否按下30 秒內(nèi)是否無按鍵按下判斷定時(shí)開始時(shí)間與時(shí)鐘時(shí)間是否相等判斷定時(shí)結(jié)束時(shí)間與時(shí)鐘時(shí)間是否相等Ray 變量進(jìn)行加 1 操作，繼電器接通Ray 進(jìn)行減 1 操作，若ray 為 0，則繼電器斷開，否則繼續(xù)接通 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 共 51 頁圖 主程序軟件流程圖 時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)單片機(jī) AT89S52 內(nèi)的定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 能準(zhǔn)確定時(shí)一段時(shí)間。故用定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 定時(shí)，并通過計(jì)算定時(shí)次數(shù)來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘走時(shí)。本設(shè)計(jì)定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 都是定時(shí) 50ms 中斷一次，中斷 20ms 就能實(shí)現(xiàn)一秒鐘。模式（mod ）的值為 0 時(shí)時(shí)鐘是24 小時(shí)制，為 1 時(shí)是 100 小時(shí)制。其具體的源程序見附錄 2。整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖 所示。開始定時(shí)器 0 初始化定時(shí)器 1 初始化啟動(dòng)走時(shí)有關(guān)變量初始化 是 否 否 是圖 時(shí)鐘程序軟件流程圖判斷時(shí)或分是否有變化判斷秒到否刷新顯示秒指示刷新 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁 共 51 頁 時(shí)鐘設(shè)置及定時(shí)設(shè)置程序設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘走時(shí)與所在地時(shí)間走時(shí)一致和滿足定時(shí)的要求，設(shè)定了時(shí)鐘設(shè)置和定時(shí)設(shè)置功能。時(shí)鐘設(shè)置和定時(shí)設(shè)置用同一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，通過判斷按鍵的值和所按下的按鍵來確定所設(shè)置的內(nèi)容。Set 值為 1 時(shí)進(jìn)入定時(shí)設(shè)置， Set 值為 2 時(shí)進(jìn)入時(shí)鐘設(shè)置。T 按鍵是實(shí)現(xiàn)定時(shí)組別的選擇，TB/TS 按鍵是實(shí)現(xiàn)定時(shí)設(shè)置當(dāng)前組的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間的選擇。其具體的源程序見附錄 2。整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖 所示。 Set=2 Set=1 是 否 是 否 是 否 是 否 否是圖 時(shí)鐘及定時(shí)設(shè)置程序軟件流程圖開始初始化相關(guān)變量，開定時(shí)器 1當(dāng)前設(shè)置位左移一位當(dāng)前設(shè)置位減 1 操作當(dāng)前設(shè)置位加 1 操作當(dāng)前設(shè)置位右移一位Set 值判斷Down 是否按下Right 是否按下Up 是否按下Left 是否按下定時(shí)設(shè)置時(shí)鐘設(shè)置Enter 是否按下關(guān)閉定時(shí)器 1，程序結(jié)束 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 51 頁6 系統(tǒng)軟硬件的制作與調(diào)試 硬件的制作電路設(shè)計(jì)軟件 Protel 是目前國內(nèi)最流行的通用 CAD 軟件，它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB 板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和 PLD 設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的 CAD 工作平臺(tái)。本設(shè)計(jì)是首先在 Protel 軟件上畫好單片機(jī)最小系統(tǒng)、液晶與單片機(jī)連接電路、繼電器的外圍電路及與單片機(jī)的鏈接電路、鍵盤與單片機(jī)的連接電路、電源電路等的原理圖，然后對(duì)原理圖進(jìn)行仿真，仿真無誤后生成網(wǎng)絡(luò)表后裝載到 PCB 環(huán)境中生成需要的 PCB。其中，單片機(jī)控制繼電器部分為了確保其在實(shí)際應(yīng)用的準(zhǔn)確性，首先在萬用板上焊接好繼電器電路，并接上插座后對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，證明使用本電路能正常工作后，再打印 PCB、轉(zhuǎn)印到銅板上、用用雙氧水稀釋濃鹽酸腐蝕、鉆孔，并根據(jù)原理圖由低器件（如電阻）到高器件安放元器件（確保元器件的參數(shù)與電路中的一致） ，然后焊接元器件，完成了定時(shí)快關(guān)插座的硬件電路板的制作。 調(diào)試方案根據(jù)電路原理圖、PCB 圖把電路板實(shí)物做出來后，下一步就是電路板調(diào)試。電路板調(diào)試是最關(guān)鍵的一步， 前面所做的電路設(shè)計(jì)的成功與否就是在調(diào)試步驟里體現(xiàn)的。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和接負(fù)載調(diào)試等三大部分。經(jīng)過初步對(duì)定時(shí)器的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。這樣有利于問題的分析和解決，不會(huì)造成問題的積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問題而影響整體電路的檢查，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。例如當(dāng)單片機(jī)控制模塊硬件部分制作好后，就可以先調(diào)試顯示程序，在 LCD12232 上顯示一個(gè)簡單的數(shù)字 0，顯示結(jié)果正確了，說明 LCD 顯示電路與單片機(jī)的連接電路是正確的,單片機(jī)能正常工作。軟件編程中，首先完成單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試的整體思想和步驟和硬件大同小異。插座接負(fù)載調(diào)試是最重要的一部分，雖然軟硬件調(diào)試都通過了，但是插座接負(fù)載調(diào)試過程中可能會(huì)出現(xiàn)新的問題。 硬件電路調(diào)試硬件單元電路制作好后，在上電之前，應(yīng)該先用萬用表對(duì)各個(gè)獨(dú)立元件進(jìn)行檢查，在排除了虛焊、短路、斷路等問題后再通電進(jìn)行電路功能的調(diào)試。具體調(diào)試過程如下所述： 獨(dú)立元件的檢測(cè)任何組裝好的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否有誤。檢查的方法是對(duì)照電路圖，按一定的順序逐級(jí)對(duì)應(yīng)檢查，例如：對(duì)電路板的電阻阻值進(jìn)行確定，可以通過讀取電阻上的色環(huán)進(jìn)行確認(rèn)。特別是注意電源是否接錯(cuò)，電源與地是否有短接，集成電路和晶體管的引腳是否接錯(cuò)，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點(diǎn)是否牢 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁 共 51 頁固等。用萬用表檢測(cè)是不是有短路和斷路現(xiàn)象。給系統(tǒng)上電后，看下電源（綠色）燈亮不亮。假如不亮，就要檢查電源指示燈發(fā)光二極管的好壞。還要用萬用表測(cè)一下單片機(jī)等芯片的電壓是不是符合要求。假如不是，就要進(jìn)行各個(gè)芯片的檢查，看一下各個(gè)芯片的引腳有沒有焊好，芯片是否損壞。 電源電路的調(diào)試電源電路作為整個(gè)系統(tǒng)的供電電路，其輸出電壓必須在單片機(jī)的正常工作電壓范圍（4V 到 之間）內(nèi)。在電源通 220V 交流電之前，一定要檢查電路是否接錯(cuò)，特別是極性電容是否有接反，防止出現(xiàn)極性電容接反而造成爆電容的現(xiàn)象。在確保器件接法無誤的情況下，接通電源，并用萬用表測(cè)量輸出電壓，得到其電壓為 。符合系統(tǒng)的正常工作電壓要求。接上干電池，斷開交流電，由于干電池是經(jīng)過 4007 二極管后再給系統(tǒng)供電，4007 二極管的壓降為 ，測(cè)量得到新電池狀態(tài)下輸出電壓為，達(dá)到系統(tǒng)正常工作電壓要求。然后再用兩部分電源同時(shí)供電，由于干電池部分有 4007 二極管保護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)干電池在電壓低于 5V 時(shí)會(huì)損耗功率的情況，實(shí)現(xiàn)了其儲(chǔ)備電源的作用。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試單片機(jī) AT89S52 最小系統(tǒng)的檢測(cè)分為硬件調(diào)試及軟件調(diào)試。硬件調(diào)試時(shí)用萬用表測(cè)量單片機(jī)的工作電壓及各個(gè)管腳的電壓是否達(dá)到正常工作電壓。在此檢測(cè)中還要燒入程序?qū)Ω鱾€(gè) I/O 口的輸出進(jìn)行測(cè)試，查看 I/O 口所輸出的電壓是否與程序所控制值一致。例如：編寫一個(gè)調(diào)試程序，使的所有 I/O 口從 口開始依次賦予低電平，用萬用表測(cè)量其輸出電壓，確定是否與程序所付值一致，一致則證明正確；然后又對(duì)其依次賦予高電平，確定是否與程序所付值一致，一致則證明正確。兩次測(cè)試都正確，證明單片機(jī)最小系統(tǒng)是正常工作的。 顯示模塊的調(diào)試顯示模塊硬件連接相對(duì)比較簡單，檢查與調(diào)試過程中也沒有遇到什么困難。這次設(shè)計(jì)中，結(jié)果用 LCD12232 來顯示。在給系統(tǒng)上電后，要觀察 LCD 的亮度，為了減少功耗，LCD12232 的背景燈的接地管腳同過 I/O 口 的高低電平實(shí)現(xiàn)滅亮的要求，這種接法其背光燈會(huì)較暗，但是能夠滿足其在白天和夜晚都可以看清楚顯示內(nèi)容的要求。 鍵盤模塊的調(diào)試鍵盤是用 4*3 矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)。與一個(gè) I/O 口控制一個(gè)按鍵的方法不同，每個(gè)按鍵的確定是通過與鍵盤相連的 7 個(gè) I/O 口的電平產(chǎn)生變化，并使用行列翻轉(zhuǎn)掃描法來唯一確定。在硬件檢測(cè)時(shí)，首先用萬用表檢測(cè)每個(gè)按鍵之間的鏈接是否有斷線的情況，若是有斷線，查出后可以使用熔化后的焊錫將線接通。然后再看每個(gè)按鍵按下時(shí)反饋回單片機(jī)的電平是否與預(yù)期的一致，若不一致這要看原理圖是否有錯(cuò)，在畫 PCB 時(shí)是否有錯(cuò)，然后再查看線路是否有斷線情況。在檢測(cè)鍵盤過程中，因?yàn)榇嬖谶B線不好的 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 20 頁 共 51 頁情況，其中一個(gè)按鍵的功能有時(shí)候能實(shí)現(xiàn)，有時(shí)候不能實(shí)現(xiàn)。經(jīng)檢查排除后，發(fā)現(xiàn)是與此按鍵相連的一條線被腐蝕是過度了，造成接觸不良，用焊錫加固后解決了此問題。 繼電器電路的調(diào)試?yán)^電器的外圍電路硬件檢測(cè)的工作最為簡單，首先是測(cè)出三極管 8050 在給出工作電平時(shí)它的各個(gè)管腳的電壓值，然后看看是否工作在放大狀態(tài)。三極管工作在放大狀態(tài)，就能給繼電器提供足夠的電流，從而驅(qū)動(dòng)繼電器工作。通過對(duì)定時(shí)開關(guān)插座的硬件制作與調(diào)試，系統(tǒng)的實(shí)物圖如附錄 3 所示。 軟件調(diào)試軟件的調(diào)試包括程序本身語法的調(diào)試和在電路板上功能的調(diào)試兩種。在編程過程中，為了得到滿足要求的用戶程序，一般都需要有一個(gè)對(duì)程序的調(diào)試過程，甚至需要經(jīng)過多次反復(fù)的調(diào)試才能完成。在調(diào)試程序前為了調(diào)試方便，避免程序出錯(cuò)時(shí)將單片機(jī)拆來拆去的麻煩，在電路板上做了一個(gè)下載口，可以將下載線直接插到電路板上進(jìn)行調(diào)試，這樣就可以一邊進(jìn)行調(diào)試，一邊修改程序。程序用 Keil C 軟件寫好后，先用該軟件的編譯功能編譯一下所寫的程序，檢查程序是有語法錯(cuò)誤或其他的錯(cuò)誤。如果有錯(cuò)誤則根據(jù)提示進(jìn)行分析將錯(cuò)誤改過來直至編譯成功為止。當(dāng)完成了語法調(diào)試后，再根據(jù)定時(shí)開關(guān)插座設(shè)計(jì)的功能要求修改程序完成系統(tǒng)的各個(gè)功能。在編寫程序的時(shí)候一定要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能和連接方式，認(rèn)真分析，畫出系統(tǒng)主程序、時(shí)鐘程序、設(shè)置程序的流程圖，并根據(jù)畫出的流程圖一步一步的去寫出程序。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，軟件系統(tǒng)應(yīng)該按模塊進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)各個(gè)模塊調(diào)試通過后再將各個(gè)模塊整合起來，進(jìn)行綜合調(diào)試，直到得到預(yù)期結(jié)果。軟件模塊大致可以分為四部分：LCD12232 顯示模塊、時(shí)鐘模塊、按鍵設(shè)置模塊、繼電器控制模塊。在這四個(gè)模塊中，調(diào)試的順序比較固定：首先調(diào)試顯示模塊，因?yàn)橹挥酗@示正確后，才能夠顯示按鍵操作結(jié)果及時(shí)鐘信息，以便和預(yù)期結(jié)果比較看是否正確。接著調(diào)試時(shí)鐘程序，然后調(diào)試按鍵模塊，最后調(diào)試?yán)^電器控制模塊。與純粹的 C 語言編程不同的是，單片機(jī)編程要考慮到硬件的設(shè)計(jì)，所有程序的編寫都是根據(jù)硬件資源進(jìn)行。開始程序下載到單片機(jī)的時(shí)候，液晶沒有顯示，在排除了程序語法錯(cuò)誤和板子虛焊等原因后，還是沒有顯示，經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，原來是軟件編寫中把單片機(jī)和液晶接線的引腳定義錯(cuò)了，改正后即得到了顯示結(jié)果。在鍵盤掃描時(shí)，在編譯過程中沒有錯(cuò)誤，但是因?yàn)槠渲腥齻€(gè)按鍵的鍵值計(jì)算錯(cuò)誤，在按鍵按下時(shí)沒有反應(yīng)到液晶顯示上，然后重新計(jì)算出正確的鍵值后即得到預(yù)期結(jié)果。 整體系統(tǒng)調(diào)試定時(shí)開關(guān)插座的硬件模塊和軟件模塊分別調(diào)試通過后，接下來就可以進(jìn)行系統(tǒng)的整體測(cè)試。在剛開始的時(shí)候也遇到了一些問題。在定時(shí)方面，單組定時(shí)都能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)開始和結(jié)束，但是當(dāng)多組定時(shí)有重疊的部分時(shí)，由于考慮不周全，在一組結(jié)束 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁 共 51 頁時(shí)繼電器會(huì)閃一下，這樣會(huì)造成插座供電也會(huì)閃一下。這種狀況很容易將負(fù)載損壞，最起碼會(huì)對(duì)負(fù)載造成傷害。為了解決這個(gè)問題，我用了一個(gè)中間變量 ray 來解決定時(shí)時(shí)間有重疊時(shí)的閃爍問題。首先對(duì) ray 進(jìn)行歸零，在判定定時(shí)開始和結(jié)束時(shí)，每組定時(shí)開始都對(duì) ray 的進(jìn)行加 1 操作，結(jié)束時(shí)對(duì) ray 進(jìn)行減 1 操作，然后通過判斷 ray 的值來控制繼電器。當(dāng) ray 為非 0 值時(shí)，繼電器導(dǎo)通，當(dāng) ray 為