【導(dǎo)讀】光控制系統(tǒng)，能根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間、光照情況自動(dòng)調(diào)節(jié)教室燈光的打開或關(guān)閉。約能源，可移植性好。也可應(yīng)用于圖書館、會(huì)議室、辦公室、辦公等場(chǎng)所，具有很好的實(shí)際。應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用空間。本課題針對(duì)教室燈光的控制，分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，控制系統(tǒng)的硬件模塊和相應(yīng)軟件部分。光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。系統(tǒng)還具有報(bào)警功能:同時(shí)還采用。了軟/硬件的"看門狗"等抗干擾措施。好，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，針對(duì)性強(qiáng)，性。目錄摘要"……………

　　

【正文】 unsi gned char R ead J 302 (unsigned char addr ) unsigned char i， temp， datl ， dat2。 CE=O。 SCLK=O。 CE= l 。 //發(fā)送地址 摘要 for(i=8。 iO。 i… )//循環(huán) 8 次 移 位 SCLK = 0。 temp = addr。 DIO = (bit)(tempamp。OxOl)。 //每次 傳 輸 低 字節(jié) addr = 1。 //右移一位 SCLK= 1.。 //讀取數(shù)據(jù) for ( i=8。 206。O。 206。 ) ACC_7=DIO。 SCLK= 1.。 ACC=l 。 SCLK=O。 CE=O。 datl=ACC。 dat2=datll16。 //數(shù)據(jù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換 datl=datl %16。 //十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 dat l=datl +dat2*lO。 return (datJ)。 H初始化 DS1302 void Initial(void) Write1302 (WRITE_PROTECT， OXOO)。 //禁止寫保護(hù) Writel302 (WRITE_SECOND， Ox56)。 //秒 位初 始 化 Write1302 (WRITE_MINUTE， Ox34)。 //分 鐘初始化 Write1302 (WRITE_HOUR， OxI2)。 //小時(shí) 初 始 化 Write1302 (WRITE_PROTECT， Ox80)。 //允 許 寫 保 護(hù) 系統(tǒng)運(yùn)行過程 中 的數(shù)據(jù) 顯 示 是 人機(jī) 交 互 對(duì) 話的一個(gè)重要通道 。 通 過 的顯示系 統(tǒng)數(shù) 據(jù) ， 我們才可以更好的了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀 態(tài) ， 從 而方便對(duì)整個(gè)系 統(tǒng) 進(jìn)行 必 要 的操作。本系統(tǒng)中采用共 陽 極 的數(shù)碼 管 ， 其中采用 ULN2803 作 為 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼 管 的 xx 段選的芯 片，采用簡單又便宜的 9012 三 極管來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的位選，節(jié)約成 本 ， 程序編 寫 簡 單。 考慮到數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào) 要 求 的 電流較 大 ， 采用功率驅(qū)動(dòng)器件 ULN2803 芯 片 。 此芯片是八細(xì) NPN 型 達(dá) 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(dá) 到 。 因 此 采用 ULN2803 共陽極數(shù)碼管的段 信 號(hào) 驅(qū)動(dòng)器。 而共 陽 極數(shù) 碼 管 的 位 信號(hào)驅(qū) 動(dòng) 則采用 8 個(gè) 晶體管 9012來實(shí)現(xiàn)。又 由 于 ULN2803 為 低 電平驅(qū) 動(dòng) ，所以 數(shù) 據(jù)送到單 片 機(jī) 端口 前 ， 應(yīng)在程序中 先 將 數(shù) 據(jù)取 反 。 然 后 將 數(shù)據(jù)送到 ULN2803輸 入 端相連接單片 機(jī) 的 PO 端口即可。 每次先送一位要顯 示的數(shù) 據(jù) 字 節(jié) ， 然后再送該位數(shù)碼管的地址字節(jié)，直到 8 位顯示完全。 本系統(tǒng)在 運(yùn) 行 過 程中需要顯示查看的數(shù)據(jù)有 時(shí) 鐘及顯示 數(shù) 值。正常 工 作中 8 位顯示器顯示實(shí)時(shí)時(shí) 鐘 ， 顯 示 小 時(shí) 、 分 鐘 、秒 ， 其中有兩位用來顯示 一 ， 用 以分 隔 顯 示 小 時(shí) 、 分鐘和秒，這樣顯示更加清晰。 第四章系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 單 片機(jī)系統(tǒng)的調(diào) 試 應(yīng)包括 硬 件及軟件兩部分 ， 主 要是通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟 件 中 存在的問 題 ， 查看其 運(yùn) 行結(jié) 果 是否符 合 設(shè)計(jì) 要 求。 在對(duì)系 統(tǒng) 進(jìn)行實(shí)際調(diào) 試 時(shí) ， 首先應(yīng)對(duì) 硬 件 進(jìn)行靜態(tài)調(diào) 試 ， 同時(shí)對(duì)系統(tǒng)軟 件 進(jìn) 行 初 步 調(diào) 試 ， 此 后 再 對(duì)軟件和硬件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試 ， 最后才能使系統(tǒng) 進(jìn) 入 正 常工作 . (1)靜態(tài)調(diào) 試 : 靜態(tài)調(diào)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(shí) ， 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 新電的情況下進(jìn)行，特別 注 意 芯 片的方向不 要 插 反 。 (2)軟 件調(diào) 試 :在軟件調(diào)試時(shí)采用在計(jì)算機(jī)上利用模擬軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的硬 件模 擬 、 指令模擬及運(yùn)行狀態(tài)模 擬 ， 從 而完成應(yīng)用軟件開發(fā) 的全過程。調(diào) 試 過程 中的 運(yùn) 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(jié)果隨時(shí)跟蹤程序運(yùn)行狀 態(tài) ， 以 確 定程序 運(yùn) 行無 錯(cuò) 誤。 (3)動(dòng) 態(tài) 調(diào) 試 : 控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關(guān)的，由于軟件 模 擬 開發(fā)系統(tǒng) 不能對(duì)硬件部 分 進(jìn)行診斷，同時(shí) 也 不能實(shí)時(shí)在 線 仿 真 ， 所以用戶程序還需跟硬件 連接起來進(jìn)行聯(lián) 調(diào) ， 同 時(shí)對(duì)軟件和硬件進(jìn)行 檢 查 和診 斷 。 整 個(gè) 單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行在 線調(diào)試時(shí) ， 需借助仿真開 發(fā) 工 具來對(duì)用戶軟 件 ， 及硬件電路進(jìn)行診 斷 、 調(diào) 試。 在應(yīng)用系統(tǒng)各 模 塊 電路 調(diào)試成 功 后 ，將 程 序 加載 到 在 線 仿 真器 上 ， 這時(shí)就能 單 步 或 連 續(xù) 地執(zhí) 行 目 標(biāo) 程 序 ， 同時(shí)也 可 以根 據(jù) 需要分段設(shè)置斷 點(diǎn) 執(zhí) 行 程序 。 而 對(duì) 于 一些 與 硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動(dòng)程序等，則需要配合硬件，進(jìn)行在線 調(diào) 試 ， 如果 有 邏 輯錯(cuò) 誤 ， 也要及 時(shí) 糾 正 修 改 。 摘要 XXIl 程序調(diào)試完 畢 后 ，利用編程器將程序困化到單片機(jī)中，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來。 各模塊電路調(diào)試流程圖如下 示 : 通電運(yùn) 行 ， 用萬用 表測(cè)量輸出電壓 因 41 電源、調(diào)試 圖 43 按鍵電路調(diào)試 國 42 羊 片機(jī) 最 小 系統(tǒng)調(diào)試 圖 44 顯示電路調(diào)試 采 集電路 調(diào) 試成 功 調(diào)整硬件 參 數(shù) ， 達(dá) 到需要的 YES I I 物理量 NO 主要問題分析 圖 45 采集電路調(diào)試 在本系統(tǒng)的調(diào)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)壓器淚度過高。 分析解 決 :穩(wěn)壓器溫度 過 高 的 原因之一 是 : 變壓 器 且 在 流波 :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(shí)增大散熱片來解決 。 2. 人 體 存在傳感器 有 人 存在時(shí)輸出高電平的電壓偏低 分析 解 決 :人 體存在傳感器輸出高電平的 電 壓 偏低，單片機(jī) 會(huì) 產(chǎn) 生誤 判 ， 或 采集不到正確的信號(hào) ， 于 是在人體存在傳感器的輸出端 加 一 個(gè) 100K237。2 的上拉電 阻。 3. 人 存在 的 教 室 中，若人體超過十秒 沒 有 活 動(dòng) ， 人 體傳感器是不會(huì)有信號(hào) 輸出的 ， 那么如何判定教室此時(shí)有人的問 題 。 分析解決 : 此問題在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可將來集有人體信號(hào)存在的狀態(tài)適 當(dāng)延長保持二至五分 鐘 ， 并加以后續(xù)處理。 4. 單片機(jī)控制信 號(hào) 輸 出 后 ， 繼電器沒按預(yù)定設(shè) 計(jì) 產(chǎn)生動(dòng) 作 。 分析解 決 :單片 機(jī) 輸 出控制信號(hào) ， 在 控 制 繼 電器 時(shí) ， 必 須 加 三 極管來驅(qū)動(dòng)， 否 則 信號(hào) 電流 過小 將 不能使 繼 電 器 產(chǎn) 生 吸合動(dòng) 作 ， 而 且 必須采 用 三 極 管 的集電極 來驅(qū)動(dòng)繼電 器 ， 最 后 再 帶動(dòng)負(fù) 載 。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路中還需注意的 是 要 與 繼電器線 圈并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管 ，增加對(duì)驅(qū) 動(dòng) 三 極 管的保護(hù)。 5. 每次開機(jī)插上電源后，硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間都從所設(shè)初始值開始計(jì)肘。 分析解 決 :硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)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(yīng) 對(duì)硬件時(shí)鐘進(jìn)行 摘要 XXIV 自檢。 第五章總 結(jié) 與 展望 該教室燈光系統(tǒng)的控制是以 AT89S51 單片機(jī)芯片為 核 心，通過相關(guān)電路的驅(qū) 動(dòng)，完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)備 (電燈 )的控制，采 用 一 個(gè) 二 極 管 閃爍 顯 示整個(gè)系統(tǒng) 的 工 作狀 態(tài) ， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室 燈光的自 動(dòng) 開燈 、 關(guān) 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(shè) 計(jì) ， 同時(shí)節(jié)省了單片 機(jī) 1/0 口資 源 ，為 系統(tǒng) 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 展留下了空間。系統(tǒng)的硬 件 ， 及 軟 件設(shè) 計(jì) ， 經(jīng)實(shí)驗(yàn) 初步證 實(shí) 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(shè)計(jì)上 盡 量 采用性價(jià)比高的元器 件 ， 以降低成本。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對(duì)信號(hào)的采集、處理，達(dá)到最終控制燈 光的目的。 本控制系統(tǒng)與己有的教室燈光配套使用 時(shí) 命 ， 不 需要對(duì)原有設(shè)備 電 路進(jìn) 行 大 的 改 動(dòng) ， 以降低實(shí)現(xiàn)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(shù) 量 不 一 ， 教室內(nèi)部安裝智能控制裝 備的 數(shù) 量 也39。 會(huì)有所不同，特別是人體傳感器使用的 數(shù) 量 受面積的影響更大 ， 一 套 教室燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用也只是在有限的范圍 內(nèi) 。 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(hào)可能會(huì)不夠準(zhǔn) 確 ， 進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。為 防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠 ， 最好采用多 個(gè) 人體傳感器。 人體傳感 器 一 般 來 集的是有活動(dòng) 的 人體 ， 若 人體靜止 時(shí) ， 如 坐 著 看 書沒有活 動(dòng)，這時(shí)人體傳感器是不會(huì)有信號(hào)輸出的，故而最好將人體傳感器 裝 置 設(shè)計(jì) 成 在 系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠擺動(dòng)。 本系統(tǒng)中，人 體傳感器采集的信號(hào)與環(huán)境光采集的信號(hào)相互間有著密切聯(lián) 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(yàn)證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應(yīng)用于教室、樓道和辦公室中。 致謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心、幫助和指導(dǎo)我的譚偉東老師表示衷心的感 謝并致以 崇 高 的敬意 ! 在 論文設(shè)計(jì) 過 程 中 ， 一 直 得到譚偉東老師的親切關(guān)懷和 悉 心 指 導(dǎo) ， 使我順利 的完 成 論 文 。 譚偉東老師以其淵博的學(xué) 識(shí) 、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài) 度 、 求實(shí) 的 工 作作風(fēng)和 敏捷的思維給我留下了深刻的印 象 ， 我將終生難 忘 。再 一 次向他表示衷心的感謝 ， 感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生 活 上 的無私幫助 ! 在 學(xué) 校 的 學(xué)習(xí)生活 即 將結(jié)束 ， 回顧兩年 多 來 的 學(xué)習(xí)經(jīng) 歷 ，面對(duì) 現(xiàn) 在 的收獲， 我感 到 無 比欣 慰 。 為此，我向熱 心 幫助 過我的 所 有 老 師和 同 學(xué)表 示 由衷的感謝 ! 特別感謝我的師兄以及師姐對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活所提供的大力支持和關(guān)心 !還 要感 謝 一直 關(guān) 心 幫 助 我成長 的 室 友 ! 在我即將完成學(xué)業(yè)之際 ， 我 深深地感謝我的家人給予我的全力支 持 ! 最 后 ， 衷 心 地感 謝 在 百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各 位 專 家 、 教授 ! 參考文獻(xiàn) 1. 張毅剛 .彭喜 源 ， 譚曉 鉤 ， 曲 春 波 .MCS51 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 設(shè)計(jì)，哈 爾 濱 工 業(yè)大學(xué) 出版社 2. 周明 珠 .王 煒 ， 王 福源，無 觸 點(diǎn) 開關(guān) 在控 制 中的應(yīng)用 ， 現(xiàn)代電子技 術(shù) .2021 3. 俞海珍 .李憲章，馮浩，熱釋電紅外傳感器 及 其 應(yīng)用，電子照明技術(shù) 2021. 7 4. 趙 海 蘭 .，趙 樣 .實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302 的原理及應(yīng) 用 .電 子 元 器 件 應(yīng)用 ， 2021 5. 胡 又 農(nóng) 等 ， 可編程看門狗監(jiān) 控 EEPROMX5045及 其 在 8051系統(tǒng)中 的 應(yīng) 用 ， 電子 技術(shù)應(yīng) 用 .1998， ， 1819 6. 瞿貴 榮 .熱釋電 紅外傳感器的結(jié)構(gòu) 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(shí)時(shí)時(shí)鐘芯 片 DS 1302程序設(shè) 計(jì)中的問 題 與 對(duì) 策 ， 電子技術(shù)應(yīng) 用 8. 冀 蘭 風(fēng) .芯 片 X5045在 智 能 化 互 感器檢驗(yàn)儀中的應(yīng) 用 ， 電 子 技術(shù) ， 1998 9. 劉大 茂 .嚴(yán) 飛 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)控 主 程序的設(shè) 計(jì) 方 法 .福 州 大 學(xué)學(xué) 報(bào) ， 1998