【正文】 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，禁止看門狗工作。 X5045 硬件部分連接如圖 212?？撮T狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。如果在 秒內(nèi)未檢測到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時(shí)器將使看門狗 WD1 處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護(hù)，避免死機(jī)、程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)等意外的發(fā)生。 監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個(gè)主程序可以調(diào)用多個(gè)子程序，對于 51 系列單片機(jī)，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個(gè)無限循環(huán)的過程，即是一個(gè)反復(fù)調(diào)用子程序的過程。在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)中，盡可能各個(gè)功能模塊寫成子程序的形式，并通過主程序調(diào)用。 監(jiān)控主程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，其它外 圍模塊一般都需經(jīng)過監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)其在控制系統(tǒng)中的作用。 本系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊主要包括對系統(tǒng)外圍器件輸入、輸出參數(shù)的初始化自檢，看門狗的激活，多任務(wù)操作模塊的調(diào)用 (系統(tǒng)中的信號采集處理、時(shí)鐘管理、按鍵 接收處理、驅(qū)動(dòng)顯示模塊 )，實(shí)時(shí)中斷處理等。初始化過程主要是對一些控制寄存器 (如中斷控制 )、數(shù)據(jù)區(qū)和外部芯片 (如時(shí)鐘芯片 DS1302 等 )進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置和定義。 各接口芯片的檢測主要檢測各芯片是否已處于準(zhǔn)備工作的就緒狀態(tài)，有無硬件故障等，如檢測各位 LED 是否正常顯示系統(tǒng)設(shè)置開機(jī)時(shí)的界面，檢測硬件時(shí)鐘 DS1302 是處于更換芯片后初次使用為起振狀態(tài)，還是處于備用電源供電振蕩保持狀態(tài)， 即檢測系統(tǒng)中控制時(shí)間表的有效性，檢測熱釋紅外傳感器輸出信號是否正常體現(xiàn)人體存在的信息，檢測光采集電路輸出的信號等。 系統(tǒng)內(nèi)部寄存器初始化主要是指在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，各用戶定義的數(shù)據(jù)變量的初始化賦值及部分特殊功能寄存器 SFR 的復(fù)位初始化，單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向程序存儲器的入口地址。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 12 定時(shí)中斷處理設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間到或計(jì)數(shù)值已滿引起的中斷，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對內(nèi)部時(shí)鐘或從外部引線 T0 和 T1 輸入的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 定時(shí)中斷為周期性中斷，每隔一定的時(shí)間會中斷一次。該定時(shí)中 斷處理程序框圖如圖 31 所示： 圖 31 定時(shí)中斷處理程序框圖 本系統(tǒng)還采用了外部中斷，此外部中斷主要用來判斷是否有外來信號輸入，若有，就采集下來并加以處理；若無，則返回到主循環(huán)。 人體存在傳感器的優(yōu)缺點(diǎn) 人體存在傳感器具有本身不發(fā)出任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。由于紅外穿透力差，因此人體的紅外輻 射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度就會明顯下降，甚至造成短時(shí)失靈。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計(jì)為有人體存在狀態(tài)后間隔 1 分鐘或更長的時(shí)間來對人體存在參數(shù)信號的采集。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(shí)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第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) 13 下的邏輯關(guān)系表來表示，如表所示 ： 表 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) 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 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(dòng)，所以要將采集處理后的信號進(jìn)行非操作，才可以驅(qū)動(dòng)繼電器工作，即可得到教室燈的狀態(tài)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302 的初始化及其讀寫程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要遵循其時(shí)序要求。在數(shù)據(jù)讀 /寫完后， RST 端應(yīng)置成低電平，以防止外部干擾對DS1302 內(nèi)部時(shí)鐘的影響。無論是讀操作還是寫操作，都必須在開頭的 8 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)把提供地址和命令信息的 8 位數(shù)據(jù)裝入到 DS1302 的移位寄存器中。數(shù)據(jù)在 SCLK的上升沿串行輸入，在開始的 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，若跟隨的是寫命令字節(jié)，則在下 8 個(gè) SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，若跟隨在讀命令字節(jié)的 8 個(gè) SCLK 周期之后，在下 8 個(gè) SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。0x01)； //每次傳輸?shù)妥止?jié) addr = 1； //右移一位 SCLK = 1； } //發(fā)送數(shù)據(jù) for ( i=8； i0； i ) { SCLK = 0； temp = dat； DIO = (bit)(tempamp。0x01)； //每次傳輸?shù)妥止?jié) addr = 1； //右移一位 SCLK = 1； } //讀取數(shù)據(jù) for ( i=8； i0； i ) { ACC_7=DIO； SCLK = 1； ACC=1； SCLK = 0； } CE=0； dat1=ACC； dat2=dat1/16； //數(shù)據(jù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換 dat1=dat1%16； //十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 dat1=dat1+dat2*10； return (dat1)； } //初始化 DS1302 void Initial(void) { Write1302 (WRITE_PROTECT， 0X00)； //禁止寫保護(hù) Write1302 (WRITE_SECOND， 0x56)； //秒位初始化 Write1302 (WRITE_MINUTE， 0x34)； //分鐘初始化 Write1302 (WRITE_HOUR， 0x12)； //小時(shí)初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT， 0x80)； //允許寫保護(hù) } 顯示驅(qū)動(dòng)模塊 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)顯示是人機(jī)交互對話的一個(gè)重要通道。本系統(tǒng)中采用共陽極的數(shù)碼管，其中采用 ULN2803 作為驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) 17 段選的芯片，采用簡單又便宜的 9012 三極管來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的位選，節(jié)約成本，程序編寫簡單。此芯片是八組 NPN 型達(dá)林頓功放三極管集成芯片，典型的輸入電壓是 5V，集電極輸出功率可達(dá) 50V。而共陽極數(shù)碼管的位信號驅(qū)動(dòng)則采用 8 個(gè)晶體管 9012 來實(shí)現(xiàn)。然后將數(shù)據(jù)送到 ULN2803 輸入端相連接單片機(jī)的 P0 端口即可。 本系統(tǒng)在運(yùn)行過程中需要顯示查看的數(shù)據(jù)有時(shí)鐘及顯示數(shù)值。第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 18 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟 單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試應(yīng)包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中存在的問題，查看其運(yùn)行結(jié) 果是否符合設(shè)計(jì)要求。在將芯片、傳感器等元件連接到電路板上時(shí)，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。 (2)軟件調(diào)試：在軟件調(diào)試時(shí)采用在計(jì)算機(jī)上利用模擬軟件實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的硬件模擬、指令模擬及運(yùn)行狀態(tài)模擬，從而完成應(yīng)用 軟件開發(fā)的全過程。 (3)動(dòng)態(tài)調(diào)試：控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關(guān)的，由于軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進(jìn)行診斷，同時(shí)也不能實(shí)時(shí)在線仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進(jìn)行聯(lián)調(diào)，同時(shí)對軟件和硬件進(jìn)行檢查和診斷。 在應(yīng)用系統(tǒng)各模塊電路調(diào)試成功后，將程序加載到在線仿真器上，這時(shí)就能單步或連續(xù) 地執(zhí)行目標(biāo)程序，同時(shí)也可以根據(jù)需要分段設(shè)置斷點(diǎn)執(zhí)行程序。 程序調(diào)試完畢后，利用編程器將程序固化到單片機(jī)中，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來。 1．電源供電電路中集成穩(wěn)壓器溫度過高。此問題可通過選用輸出電壓低些的變壓器，并在集成穩(wěn)壓器前串入兩只二極管降壓，同時(shí)增大散熱片來解決。 3．人存在的教室中，若人體超過十秒沒有活動(dòng)，人體傳感器是不會有信號輸出的，那么如何判定教室此時(shí)有人的問題。 4．單片機(jī)控制信號輸出后，繼電器沒按預(yù)定設(shè)計(jì)產(chǎn)生動(dòng)作。繼電器驅(qū)動(dòng)電路中還需注意的是要與繼電器線圈并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，增加對驅(qū)動(dòng)三 極管的保護(hù)。 分析解決：硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間不正常。 第五章 總結(jié)與展望 21 第五章 總結(jié)與展望 總結(jié) 該教室燈光系統(tǒng)的控制是以 AT89S51 單片機(jī)芯片為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)，完成對系統(tǒng)設(shè)備 (電燈 )的控制，采用一個(gè)二極管閃爍顯示整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對教室燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，提高了電能的利用率。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對信號的采集、處理，達(dá)到最終控制燈光的目的。 展望 由于教室大小面積各不相同、教室燈光數(shù)量不一，教室內(nèi)部安裝智能控制裝備的數(shù)量也會有所不同，特別是人體傳 感器使用的數(shù)量受面積的影響更大，一套教室燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用也只是在有限的范圍內(nèi)。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，使系統(tǒng)更加可靠，最好采用多個(gè)人體傳感器。 本系統(tǒng)中，人體傳感器采集的信號與環(huán)境光采集的信號相互間有著密切聯(lián)系。 初步試驗(yàn)證明，本系統(tǒng)適用性較好，可以應(yīng)用于教室、樓道和辦