【正文】 X5045 的引腳圖 看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。X5045 具有三種常用的功能：看門狗定時(shí)器、復(fù)位控制和 EEPROM。為了能夠及時(shí)恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用重新復(fù)位的方法，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門狗電路，這樣在單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門狗將產(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。 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 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 29 超時(shí)報(bào)警電路 按鍵控制電路按鍵控制電路如圖 210 所示。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。圖 27 時(shí)鐘電路 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 9012三極管來驅(qū)動(dòng)。時(shí)鐘輸入端 SCLK 接單片機(jī) 引腳，進(jìn)行時(shí)鐘控制。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。DS1302 由 Vcc1 和 Vcc2 兩者中較大者供電。DS1302 與單片機(jī)接口電路連接如圖 27，其中 Vcc2 外接 可充電的鋰電池，為 DS1302 的備用電源。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時(shí)，由 Vcc2 向DS1302 供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1 時(shí)，由 Vcc1 向 DS1302 供電。DS1302 只需三根線即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，體積小，使用簡單，時(shí)鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，其引腳圖如圖 26 所示。此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電保護(hù)電源提供充電功能，也可以將此功能關(guān)閉。 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，因此本研究還加入硬件時(shí)鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。(此時(shí)間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒—幾十秒鐘)。兩種觸發(fā)方式：a. 不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從低電平變?yōu)楦唠娖?；：即感?yīng)輸出低電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持低電平，直到人離開后至延時(shí)結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)).具有感應(yīng)封鎖時(shí)間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時(shí)時(shí)間一結(jié)束，可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。其硬件連接如圖 25?；诩t外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電器中。其中調(diào)節(jié) R26 阻值，可使三極管 Q12 受環(huán)境光強(qiáng)度影響在適當(dāng)?shù)牧炼认聦?dǎo)通。當(dāng)環(huán)境光照強(qiáng)度大于一定程度時(shí)，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，三極管 Q12 的基極電壓升高，Q12 管飽和導(dǎo)通，集電極輸出低電平。光敏三極管具有靈敏度高，體積小，工作電壓低，工作電流小，發(fā)光均勻穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，壽命長等特點(diǎn)。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的功能外，還具有對(duì)電信號(hào)的放大功能。此外，人體存在傳感器要求靈敏度高，可靠性強(qiáng)。. 圖 23 系統(tǒng)供電電路 數(shù)據(jù)采集電路教室的環(huán)境光強(qiáng)度和人體存在與否是系統(tǒng)主要的輸入?yún)?shù)，因此教室中的環(huán)境光照強(qiáng)度和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象。本設(shè)計(jì)采用輸出電壓為9V 的變壓器。(4) 31 腳 （EA）與 20 引腳（GND）間電壓為 5V 。該芯片的主要特征見如表 ：表 AT89S51 主要特征單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 22 所示：AT89S51 引腳 外圍器件引腳 說明P0. 0P0. 7 ULN2803 數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口P2. 0P2. 7 PNP9012 基極 數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口P1. 0 X5045SI X5045 串行輸入端P1. 1 X5045SCK X5045 串行時(shí)鐘端P1. 2 X5045CS X5045 片選端P1. 3 X504550 X5045 串行輸出端P1. 4 工作狀態(tài)指示燈P1. 5 DS1302CLK DS1302 時(shí)鐘線 DS1302I/O DS1302 數(shù)據(jù)線P1. 7 DS1302RST DS1302 復(fù)位線P3. 0 P3. 1 數(shù)據(jù)采集輸入端P3. 3 人體存在傳感器輸出信號(hào)端P3. 4 超時(shí)報(bào)警信號(hào)輸入端P3. 7 光敏三極管輸入信號(hào)端圖 22 單片機(jī)最小系統(tǒng)(1) 40（Vcc）20（GND）腳間的電壓應(yīng)有 5V 。 系統(tǒng)主控電路本系統(tǒng)的主控模塊采用 AT89S51 作為主控芯片，它是一種低功耗， 8 位CMOS 工藝處理器，具有 8K 在線可編程 Flash 存儲(chǔ)器，片內(nèi)的 Flash 可多次編程，為在線編程提供了方便。系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分由 X5045 組成，X5045 是一種串行通訊的512 字節(jié) EEPROM，同時(shí)兼有看門狗和電源監(jiān)控功能鍵盤模塊。硬件時(shí)鐘模塊采用具有充電能力的低功耗，具有臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302。AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)熱釋紅外傳感器環(huán)境光采集電路超時(shí)報(bào)警模塊按鍵電路數(shù)碼管顯示模塊看門狗模塊時(shí)鐘模塊EEPROM 存儲(chǔ)器模塊圖 21 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖環(huán)境光模塊采用光敏三極管來檢測環(huán)境光的強(qiáng)度，有光照時(shí)，電阻減小，隨著光照強(qiáng)度的減弱，電阻逐漸增大，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)度的檢測。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無論人是否存在，都不開燈；在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開電燈，直到人離開后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。教室燈光控制器一般安裝在教室內(nèi)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時(shí)應(yīng)使人體活動(dòng)方向與人體傳感器中兩個(gè)熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號(hào)采集更加靈敏、可靠，同時(shí)還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光強(qiáng)度信號(hào)等外界因素。4 調(diào)試和總結(jié) 在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后我們在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對(duì)什么光線情況下應(yīng)該開燈及系統(tǒng)在根據(jù)學(xué)校的作息時(shí)間上進(jìn)行了設(shè)定驗(yàn)證、調(diào)試，結(jié)果顯示本系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行且效果理想。 初始模塊主要完成 I／O 口、定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷以及液晶顯示屏的初始化，鍵盤接收模塊主要用于接收初始變量，如當(dāng)前時(shí)間、作息時(shí)間等的設(shè)定。所以軟件的重點(diǎn)是：如何接收外部數(shù)據(jù)，如何處理以及如何輸出控制數(shù)據(jù)。3 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用 STC12C4052AD 單片機(jī)作為控制的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算，因此軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行以及能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能的關(guān)鍵。2．2 強(qiáng)制模式 系統(tǒng)正常工作的情況下，通過按下強(qiáng)制按鈕，就能對(duì)燈進(jìn)行強(qiáng)制開關(guān)的控制，通過該按鈕也能使電路切換回自動(dòng)控制狀態(tài)。2．1 自動(dòng)控制模式 系統(tǒng)復(fù)位默認(rèn)工作在自動(dòng)控制模式，當(dāng)教室內(nèi)自然光線弱，光敏傳感器把感應(yīng)到的光強(qiáng)信號(hào)送至單片機(jī)處理，輸出照明命令，則打開教室燈光，但因系統(tǒng)定時(shí)關(guān)燈時(shí)間與學(xué)校作息時(shí)間一致，因此在非需要開燈的時(shí)間段內(nèi)，教室燈光自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)到節(jié)約用電的效果。2 系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)能夠采集室內(nèi)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并結(jié)合學(xué)校作息時(shí)間對(duì)教室燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，達(dá)到方便和節(jié)約能源的目的。光敏傳感電路實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集，其門限值可通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)。液晶顯示電路如圖 2 所示。HD44780 具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)／閃爍等功能。這類顯示器把 LCD 控制器／點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器／字符存貯器全做在一塊印刷板上。1． 2 液晶顯示電路 為了實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)交互界面，在本系統(tǒng)中采用 1602 液晶顯示屏來顯示用戶的設(shè)定作息時(shí)間及用戶所查詢的信息?？刂破鞲鶕?jù)這兩個(gè)外部數(shù)據(jù)來進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)燈、刷新液晶顯示屏，同時(shí)可以通過鍵盤設(shè)置時(shí)間日期、查看相關(guān)信息根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，控制器選擇了宏晶科技公司提供的 STCl2C4052AD 型單片機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)的硬件框圖如圖 1 所示。1 系統(tǒng)硬件組成 整個(gè)系統(tǒng)由中央控制電路、24 按鍵電路、光敏傳感電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、時(shí)鐘電路、液晶顯示電路六個(gè)模塊組成。但是目前在校園內(nèi)，教室燈火通明，卻空無一人的現(xiàn)象屢見不鮮，這不僅造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，也對(duì)高校的形象造成了很壞的影響。作為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活不可或缺的電力能源更是如此。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，針對(duì)性強(qiáng)，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類院校對(duì)教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目