【正文】 2*10； return (dat1)； } //初始化 DS1302 void Initial(void) { Write1302 (WRITE_PROTECT， 0X00)； //禁止寫(xiě)保護(hù) Write1302 (WRITE_SECOND， 0x56)； //秒位初始化 Write1302 (WRITE_MINUTE， 0x34)； //分鐘初始化 Write1302 (WRITE_HOUR， 0x12)； //小時(shí)初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT， 0x80)； //允許寫(xiě)保護(hù) } 顯示驅(qū)動(dòng)模塊 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)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。0x01)； //每次傳輸?shù)妥止?jié) addr = 1； //右移一位 SCLK = 1； } //發(fā)送數(shù)據(jù) for ( i=8； i0； i ) { SCLK = 0； temp = dat； DIO = (bit)(tempamp。數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入 ，在開(kāi)始的 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，若跟隨的是寫(xiě)命令字節(jié)，則在下 8 個(gè)SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，若跟隨在讀命令字節(jié)的 8 個(gè) SCLK 周期之后，在下8 個(gè) SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。無(wú)論是讀操作還是寫(xiě)操作，都必須在開(kāi)頭的 8 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)把提供地址和命令信息的 8 位數(shù)據(jù)裝入到 DS1302 的移位寄存器中。在數(shù)據(jù)讀 /寫(xiě)完后， RST 端應(yīng)置成低電平，以防止外部干擾對(duì) DS1302 內(nèi)部時(shí)鐘的影響。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 的初始化及其讀寫(xiě)程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要遵循其時(shí)序要求。本系統(tǒng)邏輯定義為：環(huán)境光亮?xí)r為邏輯“ 0(符合光采集電路輸出信號(hào)狀態(tài) )，暗時(shí)為“ 1，人體存在為“ 1，人體不存在為“ 0，開(kāi)燈為“ 1”，關(guān)燈為“ 0，那么環(huán)境光與人體存在可以用以下的邏輯關(guān)系表來(lái)表示，如表所示 ： 表 環(huán)境光與人體存在邏輯關(guān)系 環(huán)境光參數(shù) 人體存在參數(shù) 教室燈狀態(tài) 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 上表數(shù)據(jù)表明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)進(jìn)行與操作，又由于繼電器是低電平驅(qū)動(dòng)，所以要將采集處理后的信號(hào)進(jìn)行非操作，才可以驅(qū)動(dòng)繼電器工作，即可得到教室燈的狀態(tài)。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計(jì)為有人體存在狀態(tài)后間隔 1分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái) 對(duì)人體存在參數(shù)信號(hào)的采集。由于紅外穿透力差，因此人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度就會(huì)明顯下降，甚至造成短時(shí)失靈。 人體存在傳感器的優(yōu)缺點(diǎn) 人體存在傳感器具有本身不發(fā)出任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。該定時(shí)中斷處理程序框圖如圖 41 所示： 圖 41 定時(shí)中斷處理程序框圖 本系統(tǒng)還采用了外部中斷，此外部中斷主要用來(lái)判斷是否有外來(lái)信號(hào)輸入，若有，就采集下來(lái)并加以處理；若無(wú)，則返回到主循環(huán)。 定時(shí)中斷為周期性中斷，每隔一定的時(shí)間會(huì)中斷一次。 定時(shí)中斷處理設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間到或計(jì)數(shù)值已滿引起的中斷，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘或從外部引線 T0 和 T1 輸入的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 系統(tǒng)內(nèi)部寄存器初始化主要是指在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，各用戶定義的數(shù)據(jù)變量的初始化賦值及部分特殊功能寄存器 SFR 的復(fù)位初始化，單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向程 序存儲(chǔ)器的入口地址。 各接口芯片的檢測(cè)主要檢測(cè)各芯片是否已處 于準(zhǔn)備工作的就緒狀態(tài)，有無(wú)硬件故障等，如檢測(cè)各位 LED 是否正常顯示系統(tǒng)設(shè)置開(kāi)機(jī)時(shí)的界面，檢測(cè)硬件時(shí)鐘 DS1302 是處于更換芯片后初次使用為起振狀態(tài)，還是處于備用電源供電振蕩保持狀態(tài)，即檢測(cè)系統(tǒng)中控制時(shí)間表的有效性，檢測(cè)熱釋紅外傳感器輸出信號(hào)是否正常體現(xiàn)人體存在的信息，檢測(cè)光采集電路輸出的信號(hào)等。初始化過(guò)程主要是對(duì)一些控制寄存器 (如中斷控制 )、數(shù)據(jù)區(qū)和外部芯片 (如時(shí)鐘芯片 DS1302 等 )進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置和定義。 本系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊主要包括對(duì)系統(tǒng)外圍器件輸入、輸出參數(shù)的初始化自檢，看門(mén)狗的激活，多任務(wù)操作模塊的調(diào)用 (系統(tǒng)中的信號(hào)采集處理、時(shí)鐘管理、按鍵接收處理、驅(qū)動(dòng)顯示模塊 )，實(shí)時(shí)中斷處理等。 監(jiān)控主程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，其它外圍模塊一般都需經(jīng)過(guò)監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)其在控制系統(tǒng)中的作用。在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)中，盡可能各個(gè)功能模塊寫(xiě)成子程序的形式，并通過(guò)主程序調(diào)用 。監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個(gè)主程序可以調(diào)用多個(gè)子程序，對(duì)于 51 系列單片機(jī)，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個(gè)無(wú)限循環(huán)的過(guò)程，即是一個(gè)反復(fù)調(diào)用子程序的過(guò)程。同時(shí)在編程的過(guò)程中又用本控制系 統(tǒng)軟件模塊主要包括：系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊及系統(tǒng)鍵功能和存儲(chǔ)模塊。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用合理的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 用戶軟件的開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)硬件有著密切的關(guān)系。 第二功能是外部中斷 0 的輸入引腳，我們利用其電平的變化產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中讀入 P2 口低 4 位信號(hào)，確定哪個(gè)鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動(dòng)。單片機(jī)檢測(cè) 4 個(gè)端口電平的變化，從而確定是哪個(gè)鍵被按下。按鍵控制電路采用單片機(jī)P2 口的低 4 個(gè)口作按鍵的輸入信號(hào)端，信號(hào)取自電阻的 分壓。 圖 3. 2. 8 所示遙控器外形圖 按鍵控制電路如圖 210 所示。工業(yè)設(shè) 備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 3. 2. 9 遙控鍵盤(pán)管理模塊電路 紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段。如果在 秒 內(nèi)未檢測(cè)到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時(shí)器將使看門(mén)狗WD1 處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護(hù)，避免死機(jī)、程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)等意外的發(fā)生?？撮T(mén)狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。 本系統(tǒng)中 X5045 的硬件連接如圖 所示。 WD1=1， WD0=1，禁止看門(mén)狗工作。 WD1=0， WD0=1，預(yù)置時(shí)間 。其中 WD l , WDO 和看門(mén)狗電路有關(guān)，其余位和 EEPROVI 的工作設(shè)置有關(guān)。 看門(mén)狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過(guò) X5045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定的。由于系統(tǒng)需要看門(mén)狗和EEPROM，所以本硬件設(shè)計(jì)中使用了美國(guó) Xicoi公司生產(chǎn)的芯片 X5045。 圖 29 超時(shí)報(bào)警電路 系統(tǒng) 看門(mén)狗電路 在單 片機(jī)工炸過(guò)一程中，不可避免的會(huì)由 于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機(jī) 甚至造成整機(jī)癱瘓等情況，為了能 夠恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用重新復(fù)位的方法，雖然在程序設(shè)計(jì)中，一可以使用軟件陷阱的方法來(lái)減少這種情沉的發(fā)生，但是不能完全解決這個(gè)問(wèn)題，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門(mén)狗電路，這樣在單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門(mén)狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位重新執(zhí)行程序，現(xiàn)在的 MCU 被集成了越來(lái)越多的功能，有的集成了看門(mén)狗，如工 IMP813L。若 端口為高電平，即基極為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。單片機(jī)的 端 口外加一個(gè) 10K 的上拉電阻，再經(jīng)過(guò)限流電阻 100 歐與三極管 C945 的基極相連。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動(dòng)勢(shì)的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管，這種繼電器驅(qū)動(dòng)方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。如果 、 為低電平，三極管的基極就會(huì)被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會(huì)得電吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖 28 所示，這里繼電器由相應(yīng)的 PNP 型號(hào)的 9012 三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)。 DS1302 在第一次加電后，必須進(jìn)行初始化操作。如果斷電時(shí)間較短 (幾小時(shí)或幾天 )時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。雖然 DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長(zhǎng)時(shí)一間保證時(shí)鐘正常，最好選用小型充電電池。再一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，在此方式下可一次性讀、寫(xiě)所有的 RAM 的31 個(gè)字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送， 8 位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下 2 個(gè) SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下 8 個(gè) SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。最低位 LSB (DO)為邏輯 0，指定寫(xiě)操作 (輸入 )， DO=1，指定讀操作 (輸出 )。 SCLK 始終是輸入端。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/0 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 RST輸入有兩種功能 :首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 I/0 接單片機(jī) 引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)相連。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， Vcc1 大于Vcc2，因此由 Vcc1 給 DS1302 供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由 Vcc2 給 DS1302 供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 Vcc1 外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電 壓 +5V，為 DS1302的主電源。可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能的時(shí)鐘芯片 DS1302 的引腳圖如圖 1 所示。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 . 5V， DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源、后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。考慮到本系統(tǒng)停電時(shí)只需對(duì)時(shí)鐘電路提供電源、且不需要占用太多單片機(jī)資源，本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS 公司推出的具有充電能力的低功耗 1*8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302。 傳統(tǒng)的時(shí)鐘芯片，如 MC146818, MC68H68T, LM8365 等，這些芯片的引腳太多，體積大，占用的口線多。在電路設(shè)計(jì)中，為了使人體傳電路以保證系統(tǒng)的智能化運(yùn)感器的工作更加可靠，介于人體傳感器的信號(hào)引腳 2 與地信號(hào)引腳 3 之間加一個(gè) 6800pF 的電容，另外人體存在傳感器的信號(hào)引腳 2 與單片機(jī)的 引腳相連， 引腳再接一個(gè) 100?? 的上拉電阻，增加人體存在傳感器輸出信號(hào)的可靠性，其電 路原理圖如圖 如圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，控制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符合學(xué)校的作息時(shí)間。即感應(yīng) 輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人 體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開(kāi)后才延時(shí) 8 秒到 15 秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑? （ 3）人體傳感器工作電壓寬為 DC3VDC24V； （ 4）人體傳感器制作成錐面形狀，感應(yīng)范圍大，小于 140 度錐角，感應(yīng)距離為 7 米以內(nèi)； （ 5） 其靜態(tài)電流小于 50 微安，功耗低； (6)工作溫度介于 15 度和 +70 之間，適應(yīng)性強(qiáng)； (7)靈敏度高，可靠性強(qiáng)。 人體存在信號(hào)采集電路 人體傳感器 HP208 是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下 : (1)感應(yīng)為全自動(dòng)方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平 (高 3. 3V)，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平 (低 0. 3V，其高低電平利于采集 。 人體傳感器透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖如圖 如圖 有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線被紅外 傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出高電平。 4)一旦 有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外 輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被 人體存在傳感器的熱釋電元接 收，但是兩片熱釋電元接收到的 熱量不同，熱釋電也不同，不能 抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出有人體 存在的信號(hào)。 2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光 片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號(hào)。 人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下： 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng) 10uM 左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就靠探測(cè)人體發(fā)射的 10uM 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感器主要采用了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)檢測(cè)、自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)水龍頭、自動(dòng)電梯、自動(dòng)照明等場(chǎng)合，及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳