【正文】 否 是 否 是 否 是 否開始初始化進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開始時間與時鐘時間是否相等判斷定時結(jié)束時間與時鐘時間是否相等Ray 變量進行加 1 操作，繼電器接通Ray 進行減 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（論文）報告用紙 第 16 頁 共 51 頁圖 主程序軟件流程圖 時鐘程序設(shè)計單片機 AT89S52 內(nèi)的定時器 0 和定時器 1 能準確定時一段時間。故用定時器 0 和定時器 1 定時，并通過計算定時次數(shù)來實現(xiàn)時鐘走時。本設(shè)計定時器 0 和定時器 1 都是定時 50ms 中斷一次，中斷 20ms 就能實現(xiàn)一秒鐘。模式（mod ）的值為 0 時時鐘是24 小時制，為 1 時是 100 小時制。其具體的源程序見附錄 2。整個系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程圖如圖 所示。開始定時器 0 初始化定時器 1 初始化啟動走時有關(guān)變量初始化 是 否 否 是圖 時鐘程序軟件流程圖判斷時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（論文）報告用紙 第 17 頁 共 51 頁 時鐘設(shè)置及定時設(shè)置程序設(shè)計為了實現(xiàn)時鐘走時與所在地時間走時一致和滿足定時的要求，設(shè)定了時鐘設(shè)置和定時設(shè)置功能。時鐘設(shè)置和定時設(shè)置用同一個函數(shù)實現(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 時進入定時設(shè)置， Set 值為 2 時進入時鐘設(shè)置。T 按鍵是實現(xiàn)定時組別的選擇，TB/TS 按鍵是實現(xiàn)定時設(shè)置當(dāng)前組的開始時間與結(jié)束時間的選擇。其具體的源程序見附錄 2。整個系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程圖如圖 所示。 Set=2 Set=1 是 否 是 否 是 否 是 否 否是圖 時鐘及定時設(shè)置程序軟件流程圖開始初始化相關(guān)變量，開定時器 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 是否按下定時設(shè)置時鐘設(shè)置Enter 是否按下關(guān)閉定時器 1，程序結(jié)束 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 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、PCB 板圖設(shè)計、電路仿真和 PLD 設(shè)計等多個實用工具軟件組合后構(gòu)成的 CAD 工作平臺。本設(shè)計是首先在 Protel 軟件上畫好單片機最小系統(tǒng)、液晶與單片機連接電路、繼電器的外圍電路及與單片機的鏈接電路、鍵盤與單片機的連接電路、電源電路等的原理圖，然后對原理圖進行仿真，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，單片機控制繼電器部分為了確保其在實際應(yīng)用的準確性，首先在萬用板上焊接好繼電器電路，并接上插座后對其進行驗證，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)試和接負載調(diào)試等三大部分。經(jīng)過初步對定時器的分析設(shè)計后，在制作硬件電路的同時，調(diào)試也在穿插進行。這樣有利于問題的分析和解決，不會造成問題的積累，而且不會因為一個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)試時間。例如當(dāng)單片機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 顯示電路與單片機的連接電路是正確的,單片機能正常工作。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，但是插座接負載調(diào)試過程中可能會出現(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)該先用萬用表對各個獨立元件進行檢查，在排除了虛焊、短路、斷路等問題后再通電進行電路功能的調(diào)試。具體調(diào)試過程如下所述： 獨立元件的檢測任何組裝好的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認真檢查電路連線是否有誤。檢查的方法是對照電路圖，按一定的順序逐級對應(yīng)檢查，例如：對電路板的電阻阻值進行確定，可以通過讀取電阻上的色環(huán)進行確認。特別是注意電源是否接錯，電源與地是否有短接，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點是否牢 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 51 頁固等。用萬用表檢測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。還要用萬用表測一下單片機等芯片的電壓是不是符合要求。假如不是，就要進行各個芯片的檢查，看一下各個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系統(tǒng)的供電電路，其輸出電壓必須在單片機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，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 ，測量得到新電池狀態(tài)下輸出電壓為，達到系統(tǒng)正常工作電壓要求。然后再用兩部分電源同時供電，由于干電池部分有 4007 二極管保護，不會出現(xiàn)干電池在電壓低于 5V 時會損耗功率的情況，實現(xiàn)了其儲備電源的作用。 單片機最小系統(tǒng)的調(diào)試單片機 AT89S52 最小系統(tǒng)的檢測分為硬件調(diào)試及軟件調(diào)試。硬件調(diào)試時用萬用表測量單片機的工作電壓及各個管腳的電壓是否達到正常工作電壓。在此檢測中還要燒入程序?qū)Ω鱾€ I/O 口的輸出進行測試，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。兩次測試都正確，證明單片機最小系統(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 的高低電平實現(xiàn)滅亮的要求，這種接法其背光燈會較暗，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 矩陣鍵盤實現(xiàn)。與一個 I/O 口控制一個按鍵的方法不同，每個按鍵的確定是通過與鍵盤相連的 7 個 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。在硬件檢測時，首先用萬用表檢測每個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。然后再看每個按鍵按下時反饋回單片機的電平是否與預(yù)期的一致，若不一致這要看原理圖是否有錯，在畫 PCB 時是否有錯，然后再查看線路是否有斷線情況。在檢測鍵盤過程中，因為存在連線不好的 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 51 頁情況，其中一個按鍵的功能有時候能實現(xiàn)，有時候不能實現(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)試繼電器的外圍電路硬件檢測的工作最為簡單，首先是測出三極管 8050 在給出工作電平時它的各個管腳的電壓值，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)動繼電器工作。通過對定時開關(guān)插座的硬件制作與調(diào)試，系統(tǒng)的實物圖如附錄 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，一般都需要有一個對程序的調(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，避免程序出錯時將單片機拆來拆去的麻煩，在電路板上做了一個下載口，可以將下載線直接插到電路板上進行調(diào)試，這樣就可以一邊進行調(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誤或其他的錯誤。如果有錯誤則根據(jù)提示進行分析將錯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)定時開關(guān)插座設(shè)計的功能要求修改程序完成系統(tǒng)的各個功能。在編寫程序的時候一定要根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)的功能和連接方式，認真分析，畫出系統(tǒng)主程序、時鐘程序、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，軟件系統(tǒng)應(yīng)該按模塊進行調(diào)試，當(dāng)各個模塊調(diào)試通過后再將各個模塊整合起來，進行綜合調(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、時鐘模塊、按鍵設(shè)置模塊、繼電器控制模塊。在這四個模塊中，調(diào)試的順序比較固定：首先調(diào)試顯示模塊，因為只有顯示正確后，才能夠顯示按鍵操作結(jié)果及時鐘信息，以便和預(yù)期結(jié)果比較看是否正確。接著調(diào)試時鐘程序，然后調(diào)試按鍵模塊，最后調(diào)試繼電器控制模塊。與純粹的 C 語言編程不同的是，單片機編程要考慮到硬件的設(shè)計，所有程序的編寫都是根據(jù)硬件資源進行。開始程序下載到單片機的時候，液晶沒有顯示，在排除了程序語法錯誤和板子虛焊等原因后，還是沒有顯示，經(jīng)過仔細檢查發(fā)現(xiàn)，原來是軟件編寫中把單片機和液晶接線的引腳定義錯了，改正后即得到了顯示結(jié)果。在鍵盤掃描時，在編譯過程中沒有錯誤，但是因為其中三個按鍵的鍵值計算錯誤，在按鍵按下時沒有反應(yīng)到液晶顯示上，然后重新計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，接下來就可以進行系統(tǒng)的整體測試。在剛開始的時候也遇到了一些問題。在定時方面，單組定時都能在規(guī)定的時間內(nèi)開始和結(jié)束，但是當(dāng)多組定時有重疊的部分時，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（論文）報告用紙 第 21 頁 共 51 頁時繼電器會閃一下，這樣會造成插座供電也會閃一下。這種狀況很容易將負載損壞，最起碼會對負載造成傷害。為了解決這個問題，我用了一個中間變量 ray 來解決定時時間有重疊時的閃爍問題。首先對 ray 進行歸零，在判定定時開始和結(jié)束時，每組定時開始都對 ray 的進行加 1 操作，結(jié)束時對 ray 進行減 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，繼電器導(dǎo)通，當(dāng) ray 為