【正文】 顯優(yōu)于其他高級語言，本文智能水表系統(tǒng)的軟件編程，選擇用C51語言更為合適。在自然光較強(qiáng)光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈；在自然光較弱時，有人存在，控制器自動打開電燈，直到人離開延遲一定時間后關(guān)燈。本課題研究的系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分是前提，它主要為軟件提供運(yùn)行平臺[4]。 教室中的自然光和人體存在與否是系統(tǒng)主要輸入?yún)?shù)，因此教室中的環(huán)境光和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對象，常用的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏電阻和光敏二極管，根據(jù)需求選擇光敏電阻。 本課題分為自然光檢測模塊、人體檢測模塊、震蕩電路、復(fù)位電路、輸出電路、開關(guān)電路等部分，元器件在電路板插裝的順序是先低后高、先小后大、先輕后重、先易后難，上道工序的安裝不能影響下道程序安裝，有極性的元器件極性嚴(yán)格按照圖紙要求安裝，每焊接好一個模塊都要輸入程序進(jìn)行調(diào)試。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺。 3系統(tǒng)主要器件簡介 AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory），它是一種高性能的CMOS8位處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL公司高密度非易失存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容[5]。 。AT89C51單片機(jī)的引腳的功能：a. Vcc電源端，為+5V，Vss接地端；b. XTAL2(18腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；c. XTAL1(19腳）：接外部電容的另一端；d. ALE/(30腳）：地址鎖存允許信號端；當(dāng)89C51上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩頻率Fosc的1/6。 P3端口引腳與復(fù)用功能表 端口引腳復(fù)用功能XD(串行輸入口）TXD(串行輸出口）(外部中斷0）(外部中斷1）T0（定時器0的外部輸入）T1（定時器1的外部輸入）(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)復(fù)位電路：AT89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。時鐘電路：AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇12MHz,電容選擇65pF。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10~20米范圍內(nèi)人的行動。當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度[7]。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。價格低廉。 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)1~10M歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆[8]。 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。 優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)部的光電效應(yīng)和電極無關(guān)（光電二極管才有關(guān)），即可以使用直流電源，靈敏度和半導(dǎo)體材料、以及入射光的波長有關(guān)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)需要兩個傳感器來分別檢測人體紅外信號和自然光強(qiáng)信號，需要按鍵電路來強(qiáng)制燈的開關(guān)。另外為了應(yīng)對特殊情況，設(shè)置手動開關(guān)。 系統(tǒng)主程序源代碼如下：include //52單片機(jī)頭文件，一般不要改動，里面包含特殊功能寄存器的定義define uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit km=P2^3。這里面用兩個白色的燈模擬。 //s17,強(qiáng)制開燈 此時黃燈亮sbit key2=P0^1。 //s19,退出強(qiáng)制系統(tǒng) 此時綠燈亮，黃燈滅sbit led2=P2^1。 //綠燈 代表全自動sbit hw=P1^0。 沒人，0 低電平sbit gm=P1^1。 白天，0 低電平bit blag。白燈不亮。 if((gm==1)amp。(hw==1)) km=0。}void keyscan(){ if(!key1) {km=0。強(qiáng)制開燈 led1=1。 blag=0。強(qiáng)制關(guān)燈 {km=1。 led2=0。 } if(!key3) //按鍵檢測程序 按下后，退出手動程序 { led1=0。 blag=1。 blag=1。 //紅外檢測程序 } keyscan()。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狀態(tài))，暗時為“1，人體存在為“1，人體不存在為“0，開燈為“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)系表來表示，： 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)000100010111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，所以要將采集處理后的信號進(jìn)行非操作，才可以驅(qū)動繼電器工作，即可得到教室燈的狀態(tài)[11]。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。如果使用C語言編程，那么Keil是很好的選擇。在之后出現(xiàn)的小對話框中點(diǎn)否； Atmel對話框（2) 在File中點(diǎn)擊New，在出現(xiàn)的對話框中編寫程序，編寫完程序后，點(diǎn)擊另存為，點(diǎn)擊保存，在出現(xiàn)的界面中點(diǎn)擊左方Target左邊的“+”，在出來的Source Group上右擊，選擇Add Files To Group“SourceGroup 1,；，然后單擊Add一次，之后關(guān)閉此對話框；單擊keil主界面上的圖標(biāo)，將Xtal（MHz）里的24改成12，之后點(diǎn)擊Output選項，在Create HEX File一欄畫對勾，然后點(diǎn)擊OK；回到keil主界面，單擊Rebuild（圖標(biāo)為）按鈕，如果在下面的框中出現(xiàn)0 Error（s），說明大功告成，生成了Protues仿真所需的HEX文件[14]。在對系統(tǒng)進(jìn)行實際調(diào)試時，首先應(yīng)對硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，同時對系統(tǒng)軟件進(jìn)行初步調(diào)試，此后再對軟件和硬件進(jìn)行動態(tài)調(diào)試，最后才能使系統(tǒng)進(jìn)入正常工作.(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。此外，插入芯片必須在斷電的情況下進(jìn)行，特別注意芯片的方向不要插