【正文】 ....................................................................................16 顯示驅(qū)動(dòng)模塊 ......................................................................................................18第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 .............................................................................21 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟 ..............................................................................21 主要問題分析 ......................................................................................................22第五章 總結(jié)與展望 .....................................................................................................25 總結(jié) ......................................................................................................................25 展望 ......................................................................................................................25致 謝 ...........................................................................................................................27參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................29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(shè)計(jì)的控制器可有效的實(shí)現(xiàn)教室燈光的智能控制。環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開燈，環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開燈，實(shí)驗(yàn)證明這種方案可以實(shí)現(xiàn)對教室燈進(jìn)行智能控制。 系統(tǒng)控制方案分析該控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。同時(shí)，還可設(shè)置作息時(shí)間來控制，夜晚超過 12 點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用開關(guān)來手動(dòng)控制，以解決因特殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成及簡介系統(tǒng)控制單元是以 AT89S51 單片機(jī)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(shí)鐘模塊、熱釋紅外傳感器模塊、看門狗模塊、按鍵電路、EEPROM 存儲(chǔ)模塊、超時(shí)報(bào)警模塊、數(shù)碼管顯示模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 21所示。人體存在傳感器模塊采用 HP208 是基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對人體存在的檢測。該電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛的使用。 系統(tǒng)控制的主要硬件電路考慮到本系統(tǒng)安裝時(shí)受環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設(shè)備中的人體存在傳感器、光敏三極管等經(jīng)常會(huì)因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)過程中，電子元器件的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干擾問題。片內(nèi)有 128 字節(jié)的 RAM，4KB 的 EEPROM，由于合理的安排使用片內(nèi) RAM 空間，所以沒有片外擴(kuò)展的 RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡潔。(2) 119 腳分別與 20 腳間有 ― 電壓 (3) 9（RST）腳與 GND 間電壓基本為 0 。 系統(tǒng)供電電路系統(tǒng)供電原理如圖 23 所示，采用+5V 電壓供電。系統(tǒng)接通 220V 交流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容 C1，C2 濾波，再經(jīng)正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，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(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc 端供電。常見的環(huán)境光強(qiáng)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。一、環(huán)境光強(qiáng)度采集電路光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為電量的傳感器。在無光照時(shí)，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時(shí)，產(chǎn)生的 Ib 增大，成為光電流 Ie，光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。環(huán)境光采集電路原理如圖為 24 所示。當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度小于一定程度時(shí)，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥100Ｋ，使三極管 Q12 截止，集電極輸出高電平。圖 24 環(huán)境光電路二、人體存在信號(hào)采集電路人體存在傳感器采用 HP208NL 人體感應(yīng)模塊(低電平輸出)。人體傳感器的 1 號(hào)引腳為電源信號(hào)端 VCC，2 號(hào)引腳為采集信號(hào)輸出端OUT， 3 號(hào)引腳為地信號(hào)端 GND。1 2 3H P2 0 8C6 8 0 p fV CCp 3 .3圖 25 人體存在信號(hào)采集電路HP208NL 功能特點(diǎn)：R2510k Q12NPND6PHOTOR26470k+5vp27全自動(dòng)感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出低電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉低電平，輸出待機(jī)時(shí)的高電平。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時(shí)間”和“封鎖時(shí)間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。微功耗：靜態(tài)電流50 微安，特別適合干電池供電的電器產(chǎn)品；輸出高電平信號(hào)：可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對接；技術(shù)參數(shù)：工作電壓： 至 DC24V 均可；輸出低電平：0V，待機(jī)時(shí)的高電平為 ；延時(shí)時(shí)間：可制作范圍零點(diǎn)幾秒—十幾分鐘；封鎖時(shí)間：可制作范圍零點(diǎn)幾秒—幾十秒；觸發(fā)方式：L 不可重復(fù)；H 可重復(fù)；感應(yīng)范圍：140 度錐角，7 米以內(nèi)；工作溫度：20—+70 度?？紤]到本系統(tǒng)停電時(shí)需為時(shí)鐘電路提供電源、且不占用太多單片機(jī)資源，于是采用具有充電能力的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302，作為臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。該芯片對年、月、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 —。圖 26 DS1302 的引腳圖各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。Vcc1 外接供電模塊的穩(wěn)定輸出電壓+5V ，為DS1302 的主電源。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。RST 是復(fù)位/片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)相連。 。開機(jī)時(shí)，單片機(jī)初始化后的 、 為高電平，三極管截止，所以開機(jī)后繼電器始終處于釋放狀態(tài)。繼電器的輸出端并聯(lián) 100 歐的電阻和 6800 皮法電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。 圖 28 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 超時(shí)報(bào)警電路本系統(tǒng)采用的超時(shí)報(bào)警電路如圖 29 所示。當(dāng) 端口為低電平，即基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時(shí)。本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學(xué)、有效地管理教室電燈。按鍵的輸入信號(hào)分別接到，用二極管和與門電路將按鍵信號(hào)引到外中斷 0 的引腳。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，— 端口的電壓接近電源電壓，為高電平，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，對應(yīng)端口被按紐開關(guān)短接到地，為低電平。鍵盤工作方式采用中斷掃描方式，4 個(gè)二極管和 10K 電阻組成與門電路，當(dāng)任一鍵按下時(shí)，與門輸出 引腳的電平都會(huì)由高為低。圖 210 按鍵控制電路 系統(tǒng)看門狗電路在單片機(jī)工作過程中，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。由于系統(tǒng)同時(shí)需要看門狗和 EEPROM，所以本設(shè)計(jì)中使用芯片 X5045。這三種功能是集成在單個(gè) 8 引腳封裝的 CMOS 器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能以及高速三線非易失性存儲(chǔ)器組合在一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本并減少了對電路板空間的要求，X5045 的引腳排列如圖 211。如表 狀態(tài)寄存器所示，X5045 狀態(tài)寄存器共有 6 位。表 狀態(tài)寄存器WD1=0，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為 ，WD1=0，WD0=1，預(yù)置時(shí)間為 ，WD1=1，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為 ，WD1=1，WD0=1，禁止