【導(dǎo)讀】本研究針對教室燈光的控制方法，尤其是教室燈光的智能控制方面的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了教室燈光智能控制的原理和實現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)的教室燈光智能控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。該系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋電紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別和智能判斷，完成對教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。系統(tǒng)還具有報警功能；同時還采用了軟/硬件的“看門狗”技術(shù)等抗干擾措施。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，專用性強(qiáng)，性價比合理等優(yōu)點，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。所設(shè)計的控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)。

　　

【正文】 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，其相互間的轉(zhuǎn)換程序如下。二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼。Function: DisTimeBCDDisTimeBCD: MOV A,@R0 ANL A,0FH MOV @Rl,AINC RlMOV A,@R0SWAP AANL A,0FHMOV @R1AINC RlINC R0RET。BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。Function: DisTimeHexDisTimeHex: MOV A,@R0 MOV B,10 DIV AB MOV @R1,B INC R1 MOV @R1,A INC R1 INC R0 RET顯示模塊子程序如下。Display: MOV R0,DisBufptrMOV A,@R0DisPlay1: MOV DPTR,DisTabMOVC A,@A+DPTR CPL A MOV DisModPort,AMOV A,DisCSPtr MOV DisCSPort,A RL A MOV DisCSPtr,AINC DisBufPtrJB ,DisQuitInitDisO: MOV DisCSPtr,11111110BMOV DisBufPtr,DisBufDisQuit: RET 每次先送一位要顯示的數(shù)據(jù)字節(jié)，然后再送該位LED的位地址字節(jié)，直到8位顯示完全。本系統(tǒng)在運(yùn)行過程中需要顯示察看的數(shù)據(jù)為時鐘，正常工作時8位顯示器顯示小時、分鐘和秒，其中有兩位用來顯示“”，用以分隔小時、分鐘和秒，這樣顯示更加清晰。4 系統(tǒng)抗干擾措施單片機(jī)的可靠性隨著單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來越受到人們的關(guān)注。一個單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計是否成功，除了之前所講的硬件、軟件設(shè)計以外，還有一項起決定作用的因素，那就是抗干擾措施。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度，還需要對系統(tǒng)采取相應(yīng)的抗干擾措施。 系統(tǒng)硬件抗干擾措施 人體存在傳感器的抗干擾措施考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器經(jīng)常會因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計過程中，電子元器件的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問題。 (1) 抗非人體干擾 探測器安裝在推薦地使用高度，人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，這樣不會對探測范圍內(nèi)地面上的小動物不產(chǎn)生信號。人體存在傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物，也不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。 (2) 抗電磁干擾 探測器的抗電磁波干擾性能符合GB ∶主動紅外入侵探測器中的要求，一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報。 (3) 抗燈光干擾探測器正常靈敏度范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生信號。 系統(tǒng)看門狗抗干擾措施為了防止系統(tǒng)會出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定、死機(jī)或停不了機(jī)即程序跑飛等現(xiàn)象，系統(tǒng)故添加了看門狗電路?？撮T狗技術(shù)可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)?？撮T狗電路的功能就是對CPU進(jìn)行實時檢測，當(dāng)CPU落入死循環(huán)之后，能及時發(fā)現(xiàn)并使整個系統(tǒng)復(fù)位。使用看門狗電路的目的，就是當(dāng)單片機(jī)受干擾程序運(yùn)行異常時，產(chǎn)生一個復(fù)位信號使單片機(jī)復(fù)位。看門狗電路實質(zhì)上是一個單穩(wěn)電路。當(dāng)程序運(yùn)行正常時，單片機(jī)定時給單穩(wěn)電路輸入觸發(fā)信號，使單片機(jī)輸出保持暫穩(wěn)態(tài)：當(dāng)干擾異常時，單片機(jī)不能給觸發(fā)信號，單穩(wěn)輸出回到穩(wěn)態(tài)引起單片機(jī)硬件復(fù)位。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及故障保護(hù)部分由X5045組成，這里不再贅述。 系統(tǒng)軟件抗干擾措施在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。在工程實踐中，軟件抗干擾研究的內(nèi)容主要是： 一、消除模擬輸入信號的嗓聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二、程序運(yùn)行混亂時使程序重入正軌的方法。數(shù)字濾波技術(shù)中通常使用的方法有：算術(shù)平均法、中值法、抑制脈沖算術(shù)平均法、一階慣性濾波法、程序判斷濾波法和遞推平均濾波法等。程序運(yùn)行混亂時使程序重入正軌的方法通常有指令冗余和攔截技術(shù)。當(dāng)PC受干擾出現(xiàn)錯誤，程序便脫離正常軌道“亂飛”，當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序?qū)⒊鲥e。若“飛” 到了三字節(jié)指令，出錯機(jī)率更大。 在關(guān)鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動納入正軌。 此外，對系統(tǒng)流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入兩條NOP，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。而所謂攔截技術(shù)，是指將亂飛的程序引向指定位置，再進(jìn)行出錯處理。通常用軟件陷阱來攔截亂飛的程序。因此先要合理設(shè)計陷阱，其次要將陷阱安排在適當(dāng)?shù)奈恢谩?5 結(jié)論 本設(shè)計對適合應(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，能夠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)計適用于各類大、中專院校的教室燈光管理，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AT89S52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)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/O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)的抗干擾措施，也對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度起到了一定的作用。 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。由于學(xué)習(xí)到的知識有限，加上時間上的倉促和經(jīng)驗的缺乏，故而本設(shè)計整體上的性能還不是十分完善。比如系統(tǒng)不能采用人工控制等，這些缺陷還有待在以后做進(jìn)一步修改完善中得到彌補(bǔ)和消除。致謝本課題研究是在王莉老師悉心指導(dǎo)下完成的，傾注著老師的心血和汗水。近半年來，王老師無論在學(xué)習(xí)、工作和生活上都給予我無微不至的關(guān)心和幫助，王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，無不使我受益匪淺，對我今后的成長產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。謹(jǐn)此向王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，韓傳亮，齊廣飛，劉利旗等同學(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。 參考文獻(xiàn)[1]余發(fā)山.《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，[2]文艷,譚鴻.《Protel 99 SE 電子電路設(shè)計》.機(jī)械工業(yè)出版社，[3].《現(xiàn)代電子技術(shù)》,2002,4(1) [4].《中國電子制作》,2006,9(1)[5]俞海珍，李憲章，.《電子照明技術(shù)》,2006. 7(1)[6]曹巧媛.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社，1997[7].《電測與儀表》，(1)[8].《電子技術(shù)》，[9]張友德等.《單片機(jī)原理應(yīng)用與實驗》.復(fù)旦大學(xué)出版社，1992[10]王幸之.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)》.北京航空航天大學(xué)出版社,[11]余永權(quán).《ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》.北京航空航天大學(xué)出版社,[12]張萌,和湘,姜斌.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例》.清華大學(xué)出版社,[13]孫育才,王榮興,孫華芳.《ATMEL新型AT89S52系列單片機(jī)及其應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社,[14]姜海濤,.《保定師范?？茖W(xué)校學(xué)報》.附錄：系統(tǒng)硬件原理圖