【正文】 誤，可編寫簡單測試代碼對系統(tǒng)進行測試。 單片機最小系統(tǒng)測試 動態(tài)調(diào)試：PCB板焊接完成后首先利用萬用表短路檔檢查電路的電器連接是否正確，而后換到電壓檔看電源模塊供電是否正常，經(jīng)檢查后電路連接無誤，電氣連接良好。而對于一些與硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動程序等，則需要配合硬件，進行在線調(diào)試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。系統(tǒng)中的硬件故障(如各個部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯誤)主要是靠聯(lián)機仿真來排除的。整個單片機系統(tǒng)進行在線調(diào)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(diào)試。調(diào)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(jié)果隨時跟蹤程序運行狀態(tài)，以確定程序運行無錯誤。 （2）軟件調(diào)試：系統(tǒng)軟件程序在編制好以后，可通過匯編軟件對源程序進行匯編，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標代碼，在匯編過程中出現(xiàn)的錯誤，要及時糾正。在將芯片、傳感器等元件插到電路板上時，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。同時還應(yīng)當(dāng)用萬用表檢查電路，看應(yīng)當(dāng)開路的地方是否開路，應(yīng)當(dāng)短路的地方是否短路，電源地線連接是否可靠。 （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。硬件和軟件分調(diào)完成之后，還要再進行軟件和硬件的聯(lián)調(diào)，在調(diào)試中找出問題，判斷故障源，修改軟硬件。LCD初始化，設(shè)置第一行位置，顯示內(nèi)容“系統(tǒng)已運行”，設(shè)置第二行位置，顯示內(nèi)容“當(dāng)前人數(shù)”，設(shè)置第四行位置，顯示內(nèi)容“實際光強”。開始初始化程序，若為零則需調(diào)用延時程序，若不為零則繼續(xù)檢測。最后按照鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序。開始 初始化 調(diào)用鍵掃描處理 子程序 鍵掃描程序流程圖。若想使系統(tǒng)處于人為控制模塊，則可通過遙控器上的模式轉(zhuǎn)換鍵來切換系統(tǒng)的控制狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于人為控制模塊時，可通過遙控器上的按鍵來人為的控制相應(yīng)燈管的亮滅。當(dāng)教室沒有人或當(dāng)前的關(guān)照強度大于設(shè)定的光照閾值時，教室不開燈；而當(dāng)教室有人且光照強度小于設(shè)定的光照閾值時，如果教室的人數(shù)小于設(shè)定的人數(shù)閾值，打開一半的燈，大于則打開全部的燈。該流程圖描述的是整個流程的控制情況。本控制系統(tǒng)軟件模塊主要包括：LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、遙控器發(fā)射和接受模塊。軟件的開發(fā)與系統(tǒng)的硬件是密不可分的。當(dāng)在自動控制模式的情況下，顯示屏顯示的內(nèi)容有工作模式、模糊人數(shù)、當(dāng)前光強和開燈狀態(tài)一共四個信息，而在在手動控制模式的情況下下，顯示屏顯示的內(nèi)容就只有工作模式和開燈狀態(tài)這兩條信息。它還具有低電壓低功耗的優(yōu)點。帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864，內(nèi)置8192個1616點漢字和128個168點ASCII字符集，利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。本設(shè)計選用的是帶中文字庫的LCD12864。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管D6可以起到吸收反向電動勢的功能，保護三極管。開機時，三極管會截止，所以當(dāng)開機后，繼電器會處于釋放狀態(tài)；，就會拉低三極管的基極從而產(chǎn)生足夠的基極電流，三極管就會導(dǎo)通，繼電器得電吸合，然后驅(qū)動負載開燈。1腳為動觸點，3腳為常開觸點，4腳為常閉觸點，當(dāng)2到5腳之間有電流通過時線圈會產(chǎn)生磁力從而導(dǎo)通，實現(xiàn)對日光燈的控制。單片機STC12C5A60S2根據(jù)不同的信息碼可以對相應(yīng)的端口進行控制操作。在本系統(tǒng)中采用的紅外一體化接收頭HS0038，外接電容。本系統(tǒng)采用WD6122編碼芯片的遙控器[19]。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。 無線遙控電路 遙控發(fā)射電路在本次設(shè)計中，我們采用的是紅外遙控。在探測時，可能會發(fā)生一種情況，就是教室門口會出現(xiàn)人員擁擠或者幾個人同時通過探測器的現(xiàn)象，探測器會被幾個人同時遮擋，所以探測到的人數(shù)是不太準確的，這就稱為模糊人數(shù)。激光發(fā)射頭發(fā)出的光必須直射在激光接收器上，這樣激光接受端的2腳就會產(chǎn)生低電平，此時LED燈D2不亮；當(dāng)有人通過門，就會遮擋住激光頭發(fā)出的激光，激光接受端的2腳產(chǎn)生高電平信號供給單片機，此時LED燈D2亮。單片機將接收統(tǒng)計到的人數(shù)與遙控器設(shè)定好的的人數(shù)閾值比較，在光照強度不滿足要求的前提下，如果統(tǒng)計的人數(shù)小于閾值時，則教室就打開一定數(shù)量的燈，如果統(tǒng)計人數(shù)大于設(shè)定的閾值，則打開更多的燈或是全部的燈。這樣的話，只要知道哪一個傳感器先發(fā)出信號，就可知道學(xué)生是進還是出。 人體計數(shù)電路教室內(nèi)的人數(shù)是決定開燈數(shù)量的重要因素。當(dāng)人沿敏感方向移動時，移動人體發(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；當(dāng)人沿不敏感方向移動時，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號就會不理想，有時還會產(chǎn)生誤動作。鏡片（）表面刻錄了一圈圈由小到大、向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。VO為輸出端，當(dāng)有人進入檢測區(qū)域時，傳感器就會輸出電壓信號，反之輸出電壓為0V。圖中R13可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小。如果環(huán)境比較明亮，R14的電阻值會降低，這樣就會使9腳的輸入為低電平，從而也就會封鎖觸發(fā)信號。如果加上菲涅爾透鏡后，這樣能夠探測范圍是150度的圓錐，而直線探測的距離是6米左右。在信號處理端我們選用的處理芯片是BISS0001。由于單片機STC12C5A60S2內(nèi)部集成有8路高速的10位A/D轉(zhuǎn)換，所以，光強檢測電路可以直接與單片機連接，光照參數(shù)在單片機的內(nèi)部經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后就可以通過LCD顯示屏顯示，最后通過與我們?nèi)藶樵O(shè)置的光照閾值進行比較，就可以控制燈組的亮滅了。 光強檢測電路圖中的R5為光敏電阻，AR1是滑線變阻器，其作用是確定光強檢測的臨界電壓。大量的性能研究成果表明，光敏電阻所產(chǎn)生的光譜響應(yīng)峰值與人視覺敏感區(qū)的光的波長非常接近；而且當(dāng)外部光強發(fā)生減弱的同時，光敏電阻的響應(yīng)時長也會相應(yīng)增加。 晶振電路結(jié)合電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。在本設(shè)計中，電容選擇30pF，振蕩晶體選擇12MHz，石英晶振的兩端可以直接接單片機的時鐘輸入輸出管腳。 晶振電路本系統(tǒng)的時鐘信號采用外部時鐘方式，只要單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接上晶振即可。這樣就可用來監(jiān)控單片機的工作。 看門狗復(fù)位電路為了使復(fù)位可以更加可靠，在其復(fù)位輸出端外接了一個10K的上拉電阻，并與STC12C5A60S2單片機的復(fù)位端相連。 X5045狀態(tài)寄存器7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIPWD0=0，WD1=0，；WD0=1，WD1=0，；WD0=0，WD1=1，；WD0=1，WD1=1，禁止看門狗工作?？撮T狗定時器的預(yù)置時間是由X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位決定的。本次設(shè)計會使用芯片是X5045。所以，需要在硬件中設(shè)計看門狗電路，防止單片機發(fā)生狀況。為了使緩沖負載突變，輸出端還需要電容CC22，最后得到+5V的直流工作電源。 電源模塊 單片機工作電壓需要5V，而我們?nèi)粘Ｓ秒妱t是220V，所以我們需要變壓器進行轉(zhuǎn)換。 STC12C5A60S2引腳圖STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是具有高速、低功耗、超強抗干擾等優(yōu)點的新一代8051單片機，指令代碼能夠完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度比8051要快812倍。3 系統(tǒng)硬件3 系統(tǒng)硬件 單片機最小系統(tǒng)單片機最小工作系統(tǒng)由復(fù)位電路、電源、晶振電路組成。 人為控制開關(guān)由于高校教室使用要求變化較多，但有較強的規(guī)律可循，所以可通過軟件和人為控制開關(guān)結(jié)合的方法來設(shè)計系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用雙元探頭熱釋電紅外傳感器，而在搭建電路時應(yīng)該注意其靈敏度和探測距離的選擇，靈敏度過高可能出現(xiàn)誤操作，過于遲鈍也不行。因此廣泛應(yīng)用于各類入侵報警器，自動開關(guān)、非接觸測溫、火焰報警器等，目前生產(chǎn)有單元、雙元、四元、180176。它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與波長無關(guān)，容易使用。紅外探測技術(shù)主要分為主動式和被動式，在本系統(tǒng)中采用被動式熱釋電傳感器。當(dāng)系統(tǒng)判斷如果光強大于3001x時不會開燈，而如果小于3001x時，則會進行是否有人的判斷[9]。故而本系統(tǒng)采用光強傳感器可以將光照度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，具有很高的精度。而這些器件一般在光照度不同的情況下響應(yīng)有一定的離散性（光敏電阻在同樣光照度下阻值可能不同），效果不甚理想。中華人民共和國在2004年12月1日也頒布了《建筑照明設(shè)計標灘GB500342004》對我國的照明用電加以規(guī)范，該文件規(guī)定教室、閱覽室等公共學(xué)習(xí)場所的照度不得低于3001x。單片機的前置信號輸入端主要有，光照因素、人體紅外探測以及人為控制端。當(dāng)教室光強高于設(shè)定閾值時，自動關(guān)閉教室燈組，即使打開電源開關(guān)，教室燈組也不會亮當(dāng)。系統(tǒng)產(chǎn)生信號，將信號輸入到單片機，并結(jié)合遙控器設(shè)定出相應(yīng)的光照強度閾值、人數(shù)閾值和工作時間等參數(shù)，單片機經(jīng)過判斷輸出信號，通過控制繼電器進而控制日光燈的亮滅。X5045 芯片能夠?qū)崿F(xiàn)：看門狗定時器功能、復(fù)位控制功能和存儲功能；。通過光強傳感器采集照度信號，將數(shù)據(jù)采集主控制器；最后依據(jù)設(shè)置的控制模式和采集到的數(shù)據(jù)對燈組進行開關(guān)控制。2 系統(tǒng)法案綜述2 系統(tǒng)方案綜述該系統(tǒng)采用遙控模式，由遙控器和教室節(jié)電控制器兩個部分組成。 需要完成的任務(wù)：方案選擇：設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，選擇合適的紅外熱釋電傳感器、單片機和系統(tǒng)需要的外圍模塊；硬件設(shè)計：根據(jù)設(shè)計的系統(tǒng)方案，設(shè)計系統(tǒng)的硬件原理圖，用Altium Designer繪制電路原理圖和PCB板圖，焊接電路，并調(diào)試通過；軟件設(shè)計：分析系統(tǒng)的功能要求，采用C51語言在Keil開發(fā)環(huán)境上設(shè)計系統(tǒng)的軟件，并在焊接的電路板上調(diào)試通過。對教室節(jié)電控制器的參數(shù)設(shè)定完成后，通過LCD 顯示當(dāng)前工作狀態(tài)和工作模式。 本課題研究的內(nèi)容 該系統(tǒng)采用遙控模式，由遙控器和教室節(jié)電控制器兩個部分組成。所以說依靠光敏二極管或三極管想要給出一個量化出來的照度值是相當(dāng)困難的。 光強傳感器研究現(xiàn)狀在目前的光強檢測的現(xiàn)行方案中，人們大都采用光敏電阻、光敏二極管或三極管來實現(xiàn)將光信號與電信號的轉(zhuǎn)換，并通過光電流的大小作為判斷依據(jù)來衡量光照強度的大小。國外，很多國家也越來越重視這方面的研究開發(fā)。 熱釋電紅外傳感器的研究現(xiàn)狀國內(nèi)，對熱釋電紅外傳感器的研究已有20幾年之久，但大多都無法兼顧探測的準確性和靈敏度，在干擾情況下，信號識別率有所下降，誤報率相對較高。生產(chǎn)這些產(chǎn)品的技術(shù)變得愈發(fā)成熟，產(chǎn)品的功能逐漸接近人們的需要，而且價格也是越來越合理。而隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們對建筑內(nèi)照明舒適度的要求越來越高，人們都希望照明系統(tǒng)既省電又能提供合適的照度環(huán)境。在奧運科技前景論壇上，智能照明被提上議程。與前幾年相比，智能燈具的亮相頻率得到了極大提高，科技含量也越來越高。主要有多晶體電池、微型透鏡電池等新電池【8】。此外,還有新穎的電子燈泡等新燈泡。推銷新產(chǎn)品。不過，普通的二極管燈泡過去只能用紅燈中，因為它發(fā)出的紅光會很強烈，而綠光就很微弱。此舉一出，每年便可節(jié)省數(shù)百萬美元的電費。美國加州自從2007年以來一直面臨著電力危機，因此政府格外重視節(jié)能措施的研發(fā)。把省下的513千瓦時電分攤在15美元投資上,【8】。美國一家電力公司為用戶安裝一個18瓦的燈泡,其節(jié)電成本可以達到15美元(成本=批發(fā)價+其他費用)。 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 國內(nèi)外節(jié)電現(xiàn)狀縱觀世界發(fā)達國家的節(jié)電動態(tài),其目的在于千方百計地節(jié)省電力、節(jié)省開支、提高電力公司的經(jīng)濟效益和社會效益。單的人力是很難控制的。h，則全年可以節(jié)約電費額為12萬元左右【2】。按照教室等公共區(qū)域的照明設(shè)計規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2進行設(shè)，也就是說如果一個標準教室按照96m2進行設(shè)計，則按照其照明系統(tǒng)從早晨8點到晚上9點正常運行13個小時，每個教室每個教學(xué)年度按 160kw依照國家《民用建筑照明設(shè)計標準》規(guī)定，教室照明的功率密度為10W/㎡左右，教室白天照度不低于200LUX，晚上不低于150LUX[1]。 Saving electricity 目錄 摘要 IAbstract II1 緒論 1 本課題的背景及意義 1 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 1 國內(nèi)外節(jié)電現(xiàn)狀 1 熱釋電紅外傳感器的研究現(xiàn)狀 2 光強傳感器研究現(xiàn)狀 3 本課題研究的內(nèi)容 3 遙控器部分主要內(nèi)容 3 教室節(jié)電控制器部分主要內(nèi)容 3 2 系統(tǒng)方案綜述 5 光照因素 6 人體紅外探測 6 人為控制開關(guān) 7 3 系統(tǒng)硬件 8 單片機最小系統(tǒng) 8 電源模塊 8 復(fù)位電路 9 晶振電路 10 光強檢測電路 11 熱釋電紅外人體檢測電路 12 人體計數(shù)電路 13 無線遙控電路 14 遙控發(fā)射電路 14 遙控接收電路 15 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計 15 LCD顯示電路設(shè)計 16 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計與開發(fā) 18 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 18 遙控發(fā)射接收的軟件實現(xiàn) 19 遙控器發(fā)射主程序流程圖 19 鍵掃描程序流程圖 20 遙控接收器主程序流程圖 20 LCD顯示模塊 21 5 調(diào)試與結(jié)果分析 23 單片機最小系統(tǒng)測試 24 遙控器發(fā)射和接收模塊調(diào)試 24 光強檢測模塊調(diào)試 25 人體紅外調(diào)試 25 繼電器調(diào)試 25 人體計數(shù)模塊調(diào)試 27 LCD12864顯示模