【導讀】本課題針對教室燈光的控制，分析了教室燈光智能控制的原理和實現方法，控制系統(tǒng)的硬件模塊和相應軟件部分。光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費。系統(tǒng)還具有報警功能；同時還采用。了軟/硬件的“看門狗”等抗干擾措施。好，便于改進和擴充。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，針對性強，性。當前，隨著經濟的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，成為一個國家經濟發(fā)展的“瓶頸”。作為工業(yè)生產和人民生活不可或缺的電力能源更是如此。約能源已經成為一種全球共識，而作為培養(yǎng)社會精英的高校更應該起到榜樣的作用。前在校園內，教室燈火通明，卻空無一人的現象屢見不鮮，這不僅造成了嚴重的資源浪費，也對高校的形象造成了很壞的影響。根據系統(tǒng)設計要求，控制器選擇了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型單片機。設置強制按鈕主要考慮到有時需要對燈進行強制控制，例。同時也接受相關數據的查詢，因此本系統(tǒng)的可移植性好，具有比較大的市場潛力和廣泛的應用前景.

　　

【正文】 = 1； } CE = 0； } //數據讀取子程序 unsigned char Read1302 ( unsigned char addr ) { unsigned char i， temp， dat1， dat2； CE=0； SCLK=0； CE = 1； //發(fā)送地址 第四章 系統(tǒng)調試運行及問題分析 16 for ( i=8； i0； i ) //循環(huán) 8 次移位 { SCLK = 0； temp = addr； DIO = (bit)(tempamp。0x01)； //每次傳輸低字節(jié) addr = 1； //右移一位 SCLK = 1； } //讀取數據 for ( i=8； i0； i ) { ACC_7=DIO； SCLK = 1； ACC=1； SCLK = 0； } CE=0； dat1=ACC； dat2=dat1/16； //數據進制轉換 dat1=dat1%16； //十六進制轉十進制 dat1=dat1+dat2*10； return (dat1)； } //初始化 DS1302 void Initial(void) { Write1302 (WRITE_PROTECT， 0X00)； //禁止寫保護 Write1302 (WRITE_SECOND， 0x56)； //秒位初始化 Write1302 (WRITE_MINUTE， 0x34)； //分鐘初始化 Write1302 (WRITE_HOUR， 0x12)； //小時初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT， 0x80)； //允許寫保護 } 顯示驅動模塊 系統(tǒng)運行過程中的數據顯示是人機交互對話的一個重要通道。通過的顯示系統(tǒng)數據，我們才可以更好的了解系統(tǒng)運行的狀態(tài)，從而方便對整個系 統(tǒng)進行必要的操作。本系統(tǒng)中采用共陽極的數碼管，其中采用 ULN2803 作為驅動數碼管的第三章 控制模塊軟件設計 17 段選的芯片，采用簡單又便宜的 9012 三極管來驅動數碼管的位選，節(jié)約成本，程序編寫簡單。 考慮到數碼管驅動信號要求的電流較大，采用功率驅動器件 ULN2803 芯片。此芯片是八組 NPN 型達林頓功放三極管集成芯片，典型的輸入電壓是 5V，集電極輸出功率可達 50V。因此采用 ULN2803 共陽極數碼管的段信號驅動器。而共陽極數碼管的位信號驅動則采用 8 個晶體管 9012 來實現。又由于 ULN2803為低電平驅動，所以數據送到單片機端口 前，應在程序中先將數據取反。然后將數據送到 ULN2803 輸入端相連接單片機的 P0 端口即可。 每次先送一位要顯示的數據字節(jié)，然后再送該位數碼管的地址字節(jié)，直到 8位顯示完全。 本系統(tǒng)在運行過程中需要顯示查看的數據有時鐘及顯示數值。正常工作中 8位顯示器顯示實時時鐘，顯示小時、分鐘、秒，其中有兩位用來顯示“ — ”，用以分隔顯示小時、分鐘和秒，這樣顯示更加清晰。第四章 系統(tǒng)調試運行及問題分析 18 第四章 系統(tǒng)調試運行及問題分析 單片機系統(tǒng)調試方法及步驟 單片機系統(tǒng)的調試應包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調試發(fā)現硬件及軟件中存在的問題，查看其運行結 果是否符合設計要求。 在對系統(tǒng)進行實際調試時，首先應對硬件進行靜態(tài)調試，同時對系統(tǒng)軟件進行初步調試，此后再對軟件和硬件進行動態(tài)調試，最后才能使系統(tǒng)進入正常工作 . (1)靜態(tài)調試：靜態(tài)調試主要是排除明顯的硬件故障。在將芯片、傳感器等元件連接到電路板上時，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行，特別注意芯片的方向不要插反。 (2)軟件調試：在軟件調試時采用在計算機上利用模擬軟件實現對單片機的硬件模擬、指令模擬及運行狀態(tài)模擬，從而完成應用 軟件開發(fā)的全過程。調試過程中的運行狀態(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，通過這些顯示結果隨時跟蹤程序運行狀態(tài)，以確定程序運行無錯誤。 (3)動態(tài)調試：控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關的，由于軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進行診斷，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行聯調，同時對軟件和硬件進行檢查和診斷。整個單片機系統(tǒng)進行在線調試時，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進行診斷、調試。 在應用系統(tǒng)各模塊電路調試成功后，將程序加載到在線仿真器上，這時就能單步或連續(xù) 地執(zhí)行目標程序，同時也可以根據需要分段設置斷點執(zhí)行程序。而對于一些與硬件相關的用戶程序，如接口驅動程序等，則需要配合硬件，進行在線調試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。 程序調試完畢后，利用編程器將程序固化到單片機中，使整個系統(tǒng)運行起來。 各 模塊 電路調試流程圖如下示： 圖 41 電源調試 圖 42 單片機最小系統(tǒng)調試 第四章 系統(tǒng)調試運行及問題分析 19 圖 43 按鍵電路調試 圖 44 顯示電路調試 圖 45 采集電路調試 主要問題 分析 在本系統(tǒng)的調試過程中遇到的主要問題的分析與解決方案。 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：變壓器整流濾波后加到集成穩(wěn)壓器上的電壓較高，使 7805 上的壓降過大。此問題可通過選用輸出電壓低些的變壓器，并在集成穩(wěn)壓器前串入兩只二極管降壓，同時增大散熱片來解決。 2．人體存在傳感器有人存在時輸出高電平的電壓偏低 第四章 系統(tǒng)調試運行及問題分析 20 分析解決：人體存在傳感器輸出高電平的電壓偏低，單片機會產生誤判，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 100KΩ 的上拉電阻。 3．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 ：此問題在系統(tǒng)軟件設計時，可將采集有人體信號存在的狀態(tài)適當延長保持二至五分鐘，并加以后續(xù)處理。 4．單片機控制信號輸出后，繼電器沒按預定設計產生動作。 分析解決：單片機輸出控制信號，在控制繼電器時，必須加三極管來驅動，否則信號電流過小將不能使繼電器產生吸合動作，而且必須采用三極管的集電極來驅動繼電器，最后再帶動負載。繼電器驅動電路中還需注意的是要與繼電器線圈并聯一個續(xù)流二極管，增加對驅動三 極管的保護。 5．每次開機插上電源后，硬件時鐘顯示的時間都從所設初始值開始計時。 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；另一方面是應對硬件時鐘進行自檢。 第五章 總結與展望 21 第五章 總結與展望 總結 該教室燈光系統(tǒng)的控制是以 AT89S51 單片機芯片為核心，通過相關電路的驅動，完成對系統(tǒng)設備 (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)，實現了對教室燈光的自動開燈、關燈控制。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中多采用集成電路 (ULN2803， DS1302， X5045 等 )，簡化了電路設 計，同時節(jié)省了單片機 I/O 口資源，為系統(tǒng)進一步擴展留下了空間。系統(tǒng)的硬件及軟件設計，經實驗初步證實了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，提高了電能的利用率。 在保證穩(wěn)定、可靠工作的前提下，硬件設計上盡量采用性價比高的元器件，以降低成本。軟件設計上采用多任務形式對信號的采集、處理，達到最終控制燈光的目的。 本控制系統(tǒng)與已有的教室燈光配套使用時，不需要對原有設備電路進行大的改動，以降低實現教室燈光智能控制的成本。 展望 由于教室大小面積各不相同、教室燈光數量不一，教室內部安裝智能控制裝備的數量也會有所不同，特別是人體傳 感器使用的數量受面積的影響更大，一套教室燈光控制系統(tǒng)的應用也只是在有限的范圍內。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確，進而影響控制設備的運行。為防止這種現象發(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設計成在系統(tǒng)運行過程中能夠擺動。 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著密切聯系。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，從而簡化軟件程序。 初步試驗證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應用于教室、樓道和辦公室中。 附 錄 22 參考文獻 1．張毅剛 .彭喜源，譚曉鈞，曲春波 .MCS51 單片機應用設計，哈爾濱工業(yè)大學出版社 2．周明珠 .王煒，王福源，無觸點開關在控制中的應用，現代電子技術 .2020 3．俞海珍 .李憲章，馮浩，熱釋電紅外傳感器及其應用，電子照明技術 4．趙海蘭 .，趙樣 .實時時鐘電路 DS1302 的原理及應用 .電子元器件應用， 2020 5．胡又農等，可編程看門狗監(jiān)控 EEPROMX5045及其在 8051系統(tǒng)中的應 用，電子技術應用 .1998， ， 1819 6．瞿貴榮 .熱釋電紅外傳感器的結構原理及特性，家庭電子愛好者， 7．樊貴卿，李慶武，靳建華，串行實時時鐘芯片 DS 1302程序設計中的問題與對策，電子技術應用 8．冀蘭風 .芯片 X5045在智能化互感器檢驗儀中的應用，電子技術， 1998 9．劉大茂 .嚴飛 .單片機應用系統(tǒng)監(jiān)控主程序的設計方法 .福州大學學報， 1998