【正文】 系統監(jiān)控主程序模塊 監(jiān)控程序按模塊分為監(jiān)控主程序和命令處 理子程序叫 。該芯片還帶有一個 秒的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機的工作。 圖 212 系統看門狗電路 系統看門狗電路由系統數據存儲及故障保護部分組成， X5045 是一種串行通信 512 字節(jié)的 EEPROM，同時兼有看門狗和電源監(jiān)控功能， X5045 有三種可編程看門狗 周期，上電和 VCC 低于檢測門限時，輸出復位信號， X5045 輸出復位高第四章 系統調試運行及問題分析 10 電平有效，為了復位更加可靠，其復位輸出端外接一個 10K 的上拉電阻，并與AT89S51 的復位端相連。 看門狗電路的定時時間長短可由具體應用程序的循環(huán) 周 期決定，通常比系統正常工作時最大循環(huán) 周 期的時間略長即可。其中 和看門狗電路有關，其余位和 EEPROM 的工作設置有關。 圖 211 X5045的引腳圖 看門狗定時器的預置時間是通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應位來設定的。 第二章 系統控制模塊的硬件設計 9 X5045 具有三種常用 的功能：看門狗定時器、復位控制和 EEPROM。為了能夠及時恢復單片機的工作，只能采用重新復位的方法，因此還應該在硬件設計中使用看門狗電路，這樣在單片機發(fā)生死機的情況下，看門狗將產生一個復位信號給單片機，使單片機復位，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生中斷，在中斷服務程序中讀入 P2 口低 4 位信號，確定哪 個鍵按下，執(zhí)行相應的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動。單片機檢測 4 個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。按鍵控制電路采用單片機 P2 口的低 4 個口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。 第四章 系統調試運行及問題分析 8 圖 29超時報警電路 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，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。單片機的 端口外加一 個 10K的上拉電阻，再經過限流電阻 100 歐與三極管 C945 的基極相連。繼電器線圈兩端反相并聯的二極管是起到吸收反向電動勢的功能，保護相應的驅動三極管，這種繼電器驅動方式硬件結構比較簡單。如果 、 為低電平，三極管的基極就會被拉低而產生足夠的基極電流，使三極管導通，繼電器就會得電吸合，從而驅動負載，點亮相應電燈。第二章 系統控制模塊的硬件設計 7 圖 27 時鐘電路 繼電器驅動電路 繼電器驅動接口電路如圖 28 所示，這里繼電器由相應的 PNP 型號的 9012三極管來驅動。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送，與單片機的復位信號相連。系統正常運行時， Vcc1大于 Vcc2，因此由 Vcc1 給 DS1302 供電，在主電源關閉的情況下，則由 Vcc2給 DS1302 供電，保持時鐘的連續(xù)運行。 Vcc1 外接供電模塊的穩(wěn)定輸出電壓 +5V，為 DS1302的主電源。 SCLK：串行時鐘，輸入，控制數據的輸入與輸出； I/O：三線接口時的雙向數據線； CE：輸入信號，在讀、寫數據期間，必須為高。 圖 26 DS1302的引腳圖 各引腳的功能為： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。該芯片對年、月、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 — 。 考慮到本系統停電時需為時鐘電路提供電源、且不 占用太多單片機資源，于是采用具有充電能力的實時時鐘芯片 DS1302， 作為臨時性存放數據的 RAM 寄存器。 微功耗：靜態(tài)電流 50 微安，特別適合干電池供 電的電器產品； 輸出高電平信號：可方便與各類電路實現對接； 技術參數：工作電壓： 至 DC24V 均可； 輸出低電平： 0V，待機時的高電平為 ； 延時時間：可制作范圍零點幾秒 — 十幾分鐘； 封鎖時間：可制作范圍零點幾秒 — 幾十秒 ； 觸發(fā)方式： L 不可重復； H 可重復； 感應范圍： 140 度錐角， 7 米以內； 工作溫度： 20— +70 度。此功能可以實現 “ 感應輸出時間 ” 和 “ 封鎖時間 ” 兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。 1 2 3H P 2 0 8C6 8 0 p fV C Cp 3 .3 圖 25 人體存在信號采集電路 HP208NL 功能特點： 全自動感應：人進入其感應范圍則輸出低電平，人離開感應范圍則自動延時關閉低電平，輸出待機時的高電平。人體傳感器的 1 號引腳為電源信號端 VCC， 2 號引腳為采集信號輸出端 OUT， 3 號引腳為地信號端 GND。 圖 24環(huán)境光電路 R 2510 k Q 12N P ND6P H O T OR 2647 0 k+ 5vp27第二章 系統控制模塊的硬件設計 5 二、人體存在信號采集電路 人體存在傳感器采用 HP208NL 人體感應模塊 (低電平輸出 )。當環(huán)境光強度小于一定程度時，光敏三極管 D6 呈現高阻狀態(tài)≥ 100Ｋ，使三極管 Q12 截止，集電極輸出高電平。 環(huán)境光采集電路原理如圖為 24 所示。在無光照時，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時，產生的 Ib 增大，成為光電流 Ie，光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。 一、環(huán)境光強度采集電路 光電傳感器是一種能夠將光轉化為電量的傳感器。常見的環(huán)境光強度采集器件主要有光敏二極管和光敏三極管，考慮抗干擾的需要，選用靈敏度較 高的光敏三極管。系統接通 220V 交 流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經過二極管全波整流、電解電容 C1， C2 濾波，再經正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應，輸出端還采用了電容 C3， C4，最后得到 +5V 的直流電壓，用于給控制系統中單片機系統及其它外圍電路的 Vcc 端供電。 系統供電電路 系統供電原理如圖 23 所示， 采用 +5V 電壓供電。 (2) 1 19 腳分別與 20 腳間有 ― 電壓 (3) 9（ RST）腳與 GND 間電壓基本為 0 。片內有 128 字節(jié)的 RAM， 4KB 的 EEPROM，由于合理的安排使用片內 RAM 空間，所以沒有片外擴展的 RAM，使電路結構簡潔。 系統控制的主要硬件電路 考慮到本系統安裝時受環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設備中的人體存在傳感器、光敏三極管等經常會因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設計過程中，電子元器件的選用、線路布置和設備的安放要充分考慮到抗干擾問題。該電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛的使用。 人體存在傳感器模塊采用 HP208 是基于紅外線技術的智能產品，實現對人體存在的檢測。 第四章 系統調試運行及問題分析 2 第二章 系統控制模塊的硬件設計 系統控制模塊的硬件構成及簡介 系統控制單元是以 AT89S51 單片機主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：環(huán)境光采集電路、時鐘模塊、 熱釋紅外 傳感器模塊、看門狗模塊、按鍵電路、EEPROM 存儲模塊、超時報警模塊、數碼管顯示模塊，其結構框圖如圖 21 所示。硬件部分是前提，是整個系統執(zhí)行的基礎，它主要為軟件提供程序運行的平臺。同時，還可設置作息時間來控制，夜晚超過12 點，若還有人存在，則關閉自動控制器的運行，改用開關來手動控制，以解決因特殊情況下，自動控制器的不人性化運行。 系統控制方案分析 該控制器以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入參數，能夠實現自動與手動控制相兼容。環(huán)境光的強度達到一定值時不開燈，環(huán)境光強度在一定閥值以下且有人 存在時開燈，實驗證明這種方案可以實現對教室燈進行智能控制。 參考文獻 ....................................................................................................................... 22 第一章 教室燈光控制器簡介與方案分析 1 第一章 教室燈光控制器簡介與方案分析 教室燈光控制器簡介 本課題設計的控制器可有效的實現教室燈光的智能控制。 4 調試和總結 在整個系統設計完成之后我們在調查研究的基礎上，對什么光線情況下應該開燈及系統在根據學校的作息時間上進行了設定驗證、調試，結果顯示本系統可以穩(wěn)定運行且效果理想。 引言 4 初始模塊主要完成 I／ O 口、定時／計數器、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，如當前時間、作息時間等的設定。所以軟件的重點是：如何接收外部數據，如何處理以及如何輸出控制數據。 3 軟件設計 系統采用 STC12C4052AD 單片機作為控制的核心，負責整個系統的邏輯運算，因此軟件設計是系統能否穩(wěn)定運行以及能否實現設計功能的關鍵。 2． 2 強制模式 系統正常工作的情況下，通過按下強制按鈕，就能對燈進行強制開關的控制，通過該按鈕也 能使電路切換回自動控制狀態(tài)。 2． 1 自動控制模式 系統復位默認工作在 自動控制模式，當教室內自然光線弱，光敏傳感器把感應到的光強信號送至單片機處理，輸出照明命令，則打開教室燈光，但因系統定時關燈時間與學校作息時間一致，因此在非需要開燈的時間段內，教室燈光自動關閉，達到節(jié)約用電的效果。 2