基于單片機(jī)的教室燈光自動(dòng)控制器的畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要本研究針對(duì)教室燈光的控制方法，尤其是教室燈光的智能控制方面的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了教室燈光智能控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于單片機(jī)的教室燈光智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。該系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋電紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。系統(tǒng)還具有報(bào)警功能；同時(shí)還采用了軟/硬件的“看門(mén)狗”技術(shù)等抗干擾措施。單片機(jī)軟件采用匯編語(yǔ)言編制，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、條理清晰、通用性好，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，專(zhuān)用性強(qiáng)，性?xún)r(jià)比合理等優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足各類(lèi)大、中專(zhuān)院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。關(guān)鍵詞：燈光控制熱釋電智能控制

AbstractCurrentlylightintelligentcontrolsystemsarenotefficientlyusedintheclassroom.Inordertoimprovethesystem,basedonthetheoryofthelightcontrolandcurrentmethodsofhowtokeepcontrol,putforwardmethodsofdevelopingintelligentclassroomlightcontrolsystemonthebasisofAT89S52.Thisclassroomlightintelligentcontrolsystemisdeveloped,whichmachineofAT89S52isamajorpart,andtheenvironmentofdevelopmentisbetterthanbefore.Thissystemcansatisfythefollowingfunctions,suchascontrollingthecircuitofillumination,testingandprocessingdaylightsignal,testingandprocessingthesignalofhumanbodythatilluminatesthebacktrackexists,reportingtothewarningdevices,etc.Inordertosatisfythesefunctions,thesystemadoptedthehomologousmethodsrespectively,andtothegearingofthesystem,analyzinghowtoinstall,testandrunthesystem.Themicrocontrollersoftwarewasdevelopedbasedonassemblelanguage.Thesystemhadmanyadvantagessuchassmall,easycontrolled,highcredibility,strongappropriationandpriceproportionwasideal,etc.Theexperimentprovedthatthesystemcansatisfythecontrolcommandoftheclassroom’slightdevice,soitcouldlargelyreducetheconsumingofenergyresources.Keyword:LightingControl，Heattoreleasetheelectricity，IntelligentControl目錄前言 11教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析 21.1教室燈光控制器簡(jiǎn)介 21.2系統(tǒng)控制方案的分析 22系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 32.1單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 32.1.1單片機(jī)的選型 32.1.2晶振回路設(shè)計(jì) 52.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì) 52.2系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 82.3系統(tǒng)供電電路設(shè)計(jì) 112.4環(huán)境光采集電路設(shè)計(jì) 122.5人體存在傳感器電路設(shè)計(jì) 132.5.1人體存在傳感器工作原理 142.5.2人體存在傳感器的特性與電路設(shè)計(jì) 152.6繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路設(shè)計(jì) 172.7報(bào)警電路設(shè)計(jì) 182.8數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 193系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20系統(tǒng)監(jiān)控主程序設(shè)計(jì) 20數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計(jì) 22時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì) 23數(shù)據(jù)輸入輸出時(shí)序分析 24時(shí)鐘芯片DS1302內(nèi)部寄存器的使用 24時(shí)鐘芯片自檢及初始化程序設(shè)計(jì) 26時(shí)鐘芯片讀寫(xiě)程序設(shè)計(jì) 27顯示驅(qū)動(dòng)模塊程序設(shè)計(jì) 294系統(tǒng)抗干擾措施 314.1系統(tǒng)硬件抗干擾措施 314.1.1人體存在傳感器的抗干擾措施 314.1.2系統(tǒng)看門(mén)狗抗干擾措施 324.2系統(tǒng)軟件抗干擾措施 325結(jié)論 34致謝 35參考文獻(xiàn) 36附錄 37前言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機(jī)，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題，而此問(wèn)題對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。隨著各類(lèi)大、中專(zhuān)院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也越來(lái)越多，而教室照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費(fèi)，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問(wèn)題。目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)內(nèi)外己經(jīng)開(kāi)始采用。但對(duì)教室燈光的控制，尤其是我國(guó)教室燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。目前國(guó)內(nèi)各類(lèi)院校中，由于同學(xué)們的自覺(jué)節(jié)能意識(shí)薄弱，在光線足夠強(qiáng)時(shí)也開(kāi)燈，課上完離開(kāi)教室后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在；而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，教室的燈光控制由管理人員手工代替，教室極多，管理人員忙不過(guò)來(lái)。各類(lèi)大、中專(zhuān)院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，教室的用電負(fù)荷不斷加大，教室用電管理不善，造成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費(fèi)與當(dāng)今的節(jié)約能源理念相違背。再者，現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，相對(duì)于從前的人工管理模式，這對(duì)節(jié)約電能也起到了一定作用。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能化的方向發(fā)展。于是，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、實(shí)用的教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；谝陨戏N種原因，提高教室用電效率就成為學(xué)校節(jié)能的重要且主要的措施之一。本文就節(jié)能技術(shù)的重要手段之一也就是教室燈關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，研究的教室燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率，實(shí)現(xiàn)教室燈光的自動(dòng)控制。1教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析1.1教室燈光控制器簡(jiǎn)介教室燈光控制器可實(shí)現(xiàn)有效的教室燈光智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開(kāi)燈，環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開(kāi)燈，本文通過(guò)理論研究用這種方式來(lái)對(duì)教室燈進(jìn)行智能控制可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。教室燈光控制器一般安裝在教室內(nèi)避開(kāi)電燈直射的位置，且人體傳感器安置時(shí)應(yīng)使人體活動(dòng)方向與人體傳感器中兩個(gè)熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號(hào)采集更加靈敏、可靠，同時(shí)還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。1.2系統(tǒng)控制方案的分析所設(shè)計(jì)的控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)。可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無(wú)論人是否存在，都不開(kāi)燈；在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過(guò)一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開(kāi)電燈，直到人離開(kāi)后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來(lái)控制，夜晚超過(guò)12點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)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。本文所設(shè)計(jì)的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。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)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器的各項(xiàng)功能，以達(dá)到教室照明自動(dòng)智能控制。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的硬件部分的系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)系統(tǒng)電路為核心，它包括單片機(jī)，晶振回路，復(fù)位電路等。而外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電電路、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、環(huán)境光采集電路、人體存在傳感器電路、繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路，報(bào)警電路、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示電路等。2.1單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)2.1.1單片機(jī)的選型本系統(tǒng)的主控模塊主要采用ATMEL公司的AT89S52作為主控芯片。AT89S52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含有8Kbytes的可以反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89S52單片機(jī)可以提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合?？伸`活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)有：(1)與MCS-51系列單片機(jī)兼容(2)8KBytes,Flash存儲(chǔ)器，在線編程，可寫(xiě)1000次(3)4.0-5.5V的工作電壓(4)自帶256×8bitRAM(5)32個(gè)可編程I/0管腳(6)3個(gè)16-Bit定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(7)8個(gè)中斷源(8)自帶看門(mén)狗本設(shè)計(jì)選用ATMEL89系列的AT89S52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的CPU。由AT89S52單片機(jī)為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。AT89S52I/O端口與系統(tǒng)其他外圍器件接口的分配情況表如表2-1所示。表2-1AT89S52I/O端口與系統(tǒng)其他外圍器件接口的分配情況表89S52引腳外圍器件引腳說(shuō)明ULN2803NPN-9012基極X5045SIX5045SCKX5045CSX5045SO數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口數(shù)碼管位控驅(qū)動(dòng)接口X5045串行輸入端X5045串行時(shí)鐘端X5045片選端X5045串行輸入端系統(tǒng)工作燈顯示端口DS1302CLKDS1302IODS1302RSTDS1302時(shí)鐘線DS1302數(shù)據(jù)線DS1302復(fù)位線數(shù)據(jù)采集輸入端光敏三極管輸入信號(hào)端人體存在傳感器輸出信號(hào)端超時(shí)報(bào)警信號(hào)輸入端燈光驅(qū)動(dòng)輸入端2.1.2晶振回路設(shè)計(jì)晶振回路的主要任務(wù)是為AT89S52單片機(jī)正常工作需要的內(nèi)部時(shí)鐘電路提供一個(gè)穩(wěn)定的工作頻率。根據(jù)AT89S52單片機(jī)時(shí)鐘周期的要求，回路需要選用頻率為12MHz的晶振。晶振回路由電容和陶瓷諧振器晶振組成。AT89S52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳XTAL0和XTAL1,在XTAL0和XTAL1端口接上時(shí)鐘電源即可構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘電路。在XTAL0和XTAL1兩端跨接晶振，與內(nèi)部的反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入單片機(jī)內(nèi)定時(shí)控制部件。電容C5和C6對(duì)頻率有微調(diào)作用。電容C5和C6應(yīng)盡可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。2.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的功能就是對(duì)CPU進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)CPU進(jìn)入死循環(huán)之后，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。雖然在程序設(shè)計(jì)中，可以使用軟件陷阱的方法來(lái)減少這種情況的發(fā)生，但是不能完全解決這個(gè)問(wèn)題，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門(mén)狗復(fù)位電路，這樣在單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門(mén)狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位重新執(zhí)行程序?，F(xiàn)在的MCU被集成了越來(lái)越多的功能，有的集成了看門(mén)狗，如IMP813L。還有的芯片更是把EEPROM也集成進(jìn)去，如X5045芯片。由于系統(tǒng)需要看門(mén)狗和EEPROM，所以本硬件設(shè)計(jì)中使用了美國(guó)Xicor公司生產(chǎn)的芯片X5045。X5045具有三種常用的功能：看門(mén)狗定時(shí)器、復(fù)位控制和EEPROM集成在單個(gè)8個(gè)引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門(mén)狗功能與高速三線非易失性存儲(chǔ)器組合莊一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本并減少了對(duì)電路板空間的要求，X5045的引腳排列如圖2-1。圖2-1X5045的引腳排列看門(mén)狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過(guò)X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定的。如表2-2狀態(tài)寄存器所示，X5045狀態(tài)寄存器共有6位有含義。其中WD1,WDO和看門(mén)狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM的工作設(shè)置有關(guān)。表2-2狀態(tài)寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0XXWD1WD0BL1BL0WELWIPWD1=0，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為1.4S。WD1=0，WD0=1，預(yù)置時(shí)間為0.6S。WD1=1，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為0.2S。WD1=1，WD0=1，禁止看門(mén)狗工作?？撮T(mén)狗電路的定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(zhǎng)即可。本系統(tǒng)中X5045的硬件連接圖如圖2-2所示。圖2-2X5045的硬件連接圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障保護(hù)部分由X5045組成，X5045是一種串行通訊的512字節(jié)EEPROM，同時(shí)兼有看門(mén)狗和電源監(jiān)控功能，X5045有三種可編程看門(mén)狗周期，上電和VCC低于檢測(cè)門(mén)限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)，X5045輸出復(fù)位高電平有效，為了復(fù)位更加可靠，其復(fù)位輸出端外接一個(gè)10K的上拉電阻，并與AT89S52的復(fù)位端相連?？撮T(mén)狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。該芯片還帶有一個(gè)1.4秒的看門(mén)狗定時(shí)器可監(jiān)控單片機(jī)的工作。如果在1.4秒內(nèi)未檢測(cè)到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時(shí)器將使看門(mén)狗WDI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。X5045代表了新一代串行EEPROM的發(fā)展趨勢(shì)，它的運(yùn)用極大的節(jié)省了系統(tǒng)空間和資源，同時(shí)簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。除了單片機(jī)，晶振回路，復(fù)位電路外，系統(tǒng)工作燈電路和數(shù)據(jù)采集電路共同組成了單片機(jī)系統(tǒng)電路，如圖2-3所示。圖2-3單片機(jī)系統(tǒng)電路2.2系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，控制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符學(xué)校的作息時(shí)間。比如晚間休息、假期等時(shí)間段應(yīng)該關(guān)掉教室燈光控制系統(tǒng)，以節(jié)約能源，因此本研究還加入硬件時(shí)鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。傳統(tǒng)的時(shí)鐘芯片，如MC146818、MC68H68T、LM8365等，這些芯片的引腳太多，體積大，占用的口線多。而現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘芯片很多，如DS1302、DS1305、DS1307、PCF8485等，這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛的使用。考慮到本系統(tǒng)停電時(shí)只需對(duì)時(shí)鐘電路提供電源、且不需要占用太多單片機(jī)資源，本系統(tǒng)采用具有充電能力的低功耗1×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、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2.5V-5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的引腳排列如圖2-4所示。圖2-4DS1302的引腳排列DS13O2與單片機(jī)接口電路連接原理圖如圖2-5，其中Vcc2外接3.6V可充電的鋰電池，為DS1302的備用電源。Vcc1外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電壓+5V，為DS13O2的主電源。DS1302由Vcc1和Vcc2兩者中較大者供電。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1給DS13O2供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由Vcc2給DS13O2供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。Xl和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)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。時(shí)鐘輸入端SCLK接單片機(jī)Pl.5引腳，進(jìn)行時(shí)鐘控制。數(shù)據(jù)輸入/輸出端I/0接單片機(jī)附1.6引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖2-5DS13O2與單片機(jī)接口電路連接原理圖RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK始終是輸入端。硬件時(shí)鐘芯片DS1302與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫(xiě)DS1302，即寫(xiě)保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定助M數(shù)據(jù)；D5-D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫(xiě)操作(輸入)，D0=1，指定讀操作(輸出)。在DS1302的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。DS1302與以RAM相關(guān)的寄存器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H-FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；再一類(lèi)為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫(xiě)所有的RAM的31個(gè)字節(jié)。要特別說(shuō)明的是備用電源，可以用電池或者超級(jí)電容器(0.1F以上)。雖然DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長(zhǎng)時(shí)一間保證時(shí)鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫娔X主板上的3.6V充電電池。如果斷電時(shí)間較短(幾小時(shí)或幾天)時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100μF就可以保證l小時(shí)的正常走時(shí)。DS1302在第一次加電后，必須進(jìn)行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間。2.3系統(tǒng)供電電路設(shè)計(jì)要取得+5V電壓，若選用12V的變壓器，整流濾波后輸出往往大于12V，會(huì)使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高。故不選用輸出電壓為12V的變壓器，而選用輸出電壓為9V的變壓器。系統(tǒng)接通22OV交流電源后，將220V交流電變壓到9V，經(jīng)過(guò)二極管全波整流、電解電容C1、C2濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓器LM78O5，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的直流工作電源，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。其供電原理圖如圖2-6。圖2-6系統(tǒng)供電原理圖在硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能夠正常運(yùn)行，故采用主從雙電源供電方式。硬件時(shí)鐘一般在系統(tǒng)的+5V主電源情況下工作，而只有系統(tǒng)+5V主電源消失的情況下，為確保硬件時(shí)鐘的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)一個(gè)3.6V的可充電鋰電池作為備用電源。具體電路及其原理已在前面的系統(tǒng)時(shí)鐘電路部分詳細(xì)說(shuō)明。2.4環(huán)境光采集電路設(shè)計(jì)教室中的環(huán)境光和人體存在與否是系統(tǒng)的主要輸入?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(duì)象。常見(jiàn)的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏二極管和光敏三極管，根據(jù)需求，選用靈敏度較高的光敏三極管。光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換成電量的傳感器。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。在無(wú)光照時(shí)三極管的穿透電流很小，為暗電流Iceo=(1+β)Icbo。有光照時(shí)，產(chǎn)生的Ib增大，成為光電流Ie=(1+β)Ib。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)。因此光敏三極管靈敏度高，而且體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)境光采集電路原理圖如圖2-7所示。當(dāng)自然光強(qiáng)大于一定程度時(shí)，光敏三極管D6呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，三極管Q12的基極電壓升高，Q12管飽和導(dǎo)通，集電極輸出低電平。當(dāng)自然光強(qiáng)小于一定程度時(shí)，光敏三極管D6呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥1OOKΩ，使三極管Q12截止，集電極輸出高電平。其中可變電阻R26可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)R26阻值的大小，使Q12三極管受環(huán)境光影響在適當(dāng)?shù)牧炼认聦?dǎo)通。圖2-7環(huán)境光采集電路原理圖2.5人體存在傳感器電路設(shè)計(jì)自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類(lèi)，熱型紅外傳感器也稱(chēng)熱釋電紅外傳感器或被動(dòng)紅外傳感器。與量子型相比，響應(yīng)的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并可在常溫下工作。量子型與熱型的特點(diǎn)相反，而且要求冷卻條件。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感器主要采用了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)檢測(cè)、自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)水龍頭、自動(dòng)電梯、自動(dòng)照明等場(chǎng)合，及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因?yàn)椋孩俦粶y(cè)對(duì)象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源；②大氣對(duì)2-2.61Lm、3-51Lm、8-14lLm三個(gè)被稱(chēng)為“大氣窗口”的特定光通量的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測(cè)；③中、遠(yuǎn)紅外線不受可見(jiàn)光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。2.5.1人體存在傳感器工作原理人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10μM左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就靠探測(cè)人體發(fā)射的10μM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10μM左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號(hào)。(1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10μM左右的紅外輻射非常敏感。(2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。(3)人體存在的探測(cè)，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。(4)一旦有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被人體存在傳感器的熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出有人體存在的信號(hào)。(5)菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距(感應(yīng)距離)，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。人體傳感器透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖如圖2-8所示。圖2-8人體傳感器透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)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。若人體進(jìn)入最不敏感移動(dòng)方向時(shí)，則人體傳感器所體現(xiàn)的信號(hào)就會(huì)不理想，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以要特別注意人體傳感器的安裝方向。2.5.2人體存在傳感器的特性與電路設(shè)計(jì)人體傳感器HP-208是的基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下：(l)感應(yīng)為全自動(dòng)方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平(高3.3V)，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平(低0.3V)，其高低電平利于采集；(2)采用可重復(fù)觸發(fā)方式。即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開(kāi)后才延時(shí)8秒-15秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑?3)人體傳感器工作電壓寬為DC3V-DC24V；(4)人體傳感器制作成錐面形狀，感應(yīng)范圍大，小于140度錐角，感應(yīng)距離為7米以?xún)?nèi)；(5)其靜態(tài)電流小于50微安，功耗低；(6)工作溫度介于-150和+700之間，適應(yīng)性強(qiáng)；(7)靈敏度高，可靠性強(qiáng)。Ω的上拉電阻，增加人體存在傳感器輸出信號(hào)的可靠性，其電路原理圖如圖2-9所示。圖2-9人體傳感器電路原理圖2.6繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路設(shè)計(jì)繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖2-10所示，這里繼電器由相應(yīng)的PNP型號(hào)的9012三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)機(jī)時(shí)，單片機(jī)初始化后的P3.5/P3.6為高電平，三極管截止，所以開(kāi)機(jī)后繼電器始終處于釋放狀態(tài)，如果P3.5/P3.6為低電平，三極管的基極就會(huì)被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會(huì)得電吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。繼電器的輸出端并聯(lián)100Ω的電阻和6800pF電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。每個(gè)繼電器都有一對(duì)常開(kāi)常閉的觸點(diǎn)，便于在其他電路中使用，繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動(dòng)勢(shì)的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管，這種繼電器驅(qū)動(dòng)方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。圖2-10繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖2.7報(bào)警電路設(shè)計(jì)在教室中，若采用手動(dòng)方式控制時(shí)，一方面由于學(xué)生及管理人員的疏忽，教室里沒(méi)有人而燈還亮著，導(dǎo)致教室燈工作超時(shí)，能源浪費(fèi)，于是本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路，以聲音的方式來(lái)提醒管理人員是否關(guān)閉電源。另一方面由于學(xué)生學(xué)習(xí)緊張，在夜里忘了時(shí)間點(diǎn)，學(xué)習(xí)期間開(kāi)燈時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，致使教室燈工作超時(shí)，于是本系統(tǒng)報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出聲音，提醒學(xué)生應(yīng)該休息了。這樣，還可以更好地保護(hù)公共設(shè)施。本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警的電路如圖2-11的P3.4端口外加一個(gè)10K的上拉電阻，再經(jīng)過(guò)限流電阻100歐與三極管C945的基極相連。當(dāng)P3.4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)。若P3.4端口為高電平，即基極為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警電路方便了管理人員對(duì)教室的管理，能夠更好地、及時(shí)地管理教室。圖2-11超時(shí)報(bào)警的電路2.8數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)顯示是人機(jī)交互對(duì)話的一個(gè)重要通道。通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示，我們才可以更好的了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，從而便于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行必要的操作。本系統(tǒng)中采用共陽(yáng)極的數(shù)碼管，其中采用ULN2803作為驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的段選的芯片，采用簡(jiǎn)單又便宜的9012三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的位選，節(jié)約成本，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單?？紤]到數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào)要求的驅(qū)動(dòng)電流較大，采用功率驅(qū)動(dòng)器件ULN2803。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×600mA。因此采用ULN2803作為共陽(yáng)數(shù)碼管的段信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，而共陽(yáng)數(shù)碼管的位信號(hào)驅(qū)動(dòng)則采用8個(gè)晶體管9012來(lái)實(shí)現(xiàn)。又由于ULN2803為低電平驅(qū)動(dòng)，所以數(shù)據(jù)送到單片機(jī)端口之前，應(yīng)在程序中先將數(shù)據(jù)取反，然后將數(shù)據(jù)送到與ULN2803輸入端口相連接單片機(jī)的PO端口即可，簡(jiǎn)化軟件程序。圖2-12為顯示驅(qū)動(dòng)模塊。圖2-12顯示驅(qū)動(dòng)模塊

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上相應(yīng)的軟件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。用戶(hù)軟件的開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)硬件有著密切的關(guān)系。在系統(tǒng)的硬件及輸入輸出方法確定后，程序軟件就可以完全獨(dú)立的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用合理的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，總體設(shè)計(jì)采用自上至下的設(shè)計(jì)思想將主程序設(shè)計(jì)好，而在各個(gè)部分展開(kāi)成從屬程序或子程序時(shí)，是將各個(gè)小模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和編程，同時(shí)在編程的過(guò)程中又用到了結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的思想。本控制系統(tǒng)軟件模塊主要包括：系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘模塊、顯示驅(qū)動(dòng)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。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(duì)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(wú)限循環(huán)的過(guò)程，即是一個(gè)反復(fù)調(diào)用子程序的過(guò)程。子程序主要分為中斷子程序和功能子程序，它們之間可以互相嵌套和調(diào)用，即中斷子程序可以調(diào)用功能子程序。在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)中，盡可能各個(gè)功能模塊寫(xiě)成子程序的形式，并通過(guò)主程序調(diào)用。而命令處理子程序完成各種命令所規(guī)定的具體操作，它按各種命令再分為不同的子程序模塊，它一般總是把其余部分連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)無(wú)限循環(huán)，系統(tǒng)所有功能都在這一循環(huán)中周而復(fù)始的有選擇的執(zhí)行。其監(jiān)控主程序流程圖如圖3-1所示。系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化看門(mén)狗激活設(shè)定定時(shí)器，允許定時(shí)中斷上電Reset人體傳感器處理任務(wù)環(huán)境光處理任務(wù)定時(shí)時(shí)鐘管理顯示刷新任務(wù)圖3-1監(jiān)控主程序流程圖系統(tǒng)自檢與初始化是保證整個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的重要條件，系統(tǒng)加電復(fù)位后，直接進(jìn)入自檢初始化程序，完成系統(tǒng)的自檢及初始化。初始化過(guò)程主要是對(duì)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。本系統(tǒng)中的自檢初始化主要指各接口芯片的檢測(cè)、芯片內(nèi)部設(shè)定參數(shù)的初始化及系統(tǒng)內(nèi)部寄存器的初始化。各接口芯片的檢測(cè)主要檢測(cè)各芯片是否己處于準(zhǔn)備工作的就緒狀態(tài)，有無(wú)硬件故障等，如檢測(cè)各位LED是否正常顯示系統(tǒng)設(shè)置開(kāi)機(jī)時(shí)的界面，檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)中控制時(shí)間表的有效性，檢測(cè)人體傳感器輸出信號(hào)是否正常體現(xiàn)人體存在的信息，檢測(cè)環(huán)境光是如何影響光采集電路輸出的信號(hào)等。若時(shí)鐘芯片處于啟動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)控制時(shí)間表無(wú)效，則需要對(duì)其進(jìn)行初始化并啟動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。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(hù)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(chǔ)器的入口地址0000單元，程序狀態(tài)字寄存器PSW清零，片內(nèi)存儲(chǔ)器選擇1區(qū)工作寄存器，用戶(hù)標(biāo)志位F0為0狀態(tài)，堆棧指針SP指向07H，其它定時(shí)器、中斷允許寄存器IE、累加器ACC等皆為00H。本控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集對(duì)象為環(huán)境光信號(hào)及人體存在信號(hào)，在程序設(shè)計(jì)中對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的采集放置在多任務(wù)模塊中實(shí)施定時(shí)采集。本系統(tǒng)考慮到環(huán)境光足夠亮?xí)r，無(wú)論有否人體存在都不應(yīng)開(kāi)燈；而環(huán)境光不夠亮?xí)r，有人體存在才開(kāi)燈，無(wú)人體存在不開(kāi)燈。本系統(tǒng)邏輯定義為環(huán)境光亮?xí)r為二進(jìn)制的“0”(符合光采集電路輸出信號(hào)狀態(tài))，暗時(shí)為“1”，人體存在為“1”，人體不存在為“0”，開(kāi)燈為“1”，關(guān)燈為“0”，那么環(huán)境光與人體存在可以有以下的邏輯關(guān)系表表示，如表3-1所示。表3-1環(huán)境光與人體存在邏輯關(guān)系表環(huán)境光參數(shù)人體存在參數(shù)教室燈狀態(tài)010000111100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)相與門(mén)操作，又由于繼電器是低平驅(qū)動(dòng)，所以要將采集處理后的信號(hào)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)，其軟件程序?yàn)椋篋oSensLight：MOVC,port33ANLC,port37CPLCMOVport35,CMOVport36,CJNCSensOutHaveperson：MOVSensDelayBuf,#5SensOut:RET在系統(tǒng)啟動(dòng)自檢初始化時(shí)，首先會(huì)對(duì)時(shí)鐘芯片DS1302的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)檢測(cè)到DS1302處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)才對(duì)其進(jìn)行初始化啟動(dòng)時(shí)鐘。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302的初始化及其讀寫(xiě)程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要遵循其時(shí)序要求。在對(duì)DS1302進(jìn)行的各種操作之前，必須先對(duì)其初始化，即需要把復(fù)位輸入RST端置為高電平，如果RST輸入為低電平，那么所有的數(shù)據(jù)傳送中止，且I/0引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。在數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)完后，RST端應(yīng)置成低電平，以防止外部干擾對(duì)DS1302內(nèi)部時(shí)鐘的影響。同時(shí)，為了防止復(fù)位輸入端受到外部的干擾，要求上電時(shí)，在主電源引腳Vcc2>2.5V之前，RST必須為邏輯0。無(wú)論是讀操作還是寫(xiě)操作，都必須在開(kāi)頭的8個(gè)時(shí)鐘周期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。地址/命令子節(jié)用于指明40個(gè)寄存器中的哪個(gè)進(jìn)行何種操作。數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行輸入，在開(kāi)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(xiě)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)。DS1302有控制寄存器和年、月、日、周、時(shí)、分、秒等工作寄存器組成。本系統(tǒng)中只用到工作寄存器中的時(shí)分秒及控制寄存器，所應(yīng)用的各寄存器地址(命令)及數(shù)據(jù)寄存器分配情況如表3-2所示。表3-2內(nèi)部寄存器寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫(xiě)操作讀操作76543210SEC80H81H00-59CH10SECSECMIN82H83H00-59010MINMINHR84H85H01-12或00-2312/24010HRA/PCONTROL8EH8FHWP0000000CHARGER90H91HTCSTCSTCSTCSDSDSRSRSCLOCKBURSTBEHBFH說(shuō)明：(1)上表中，時(shí)鐘寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)是以BCD碼的形式存在的。其中秒寄存器的位7定義為時(shí)鐘暫停位，當(dāng)此位設(shè)置為邏輯1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302進(jìn)入低功耗的備份狀態(tài)；當(dāng)把此位置為0時(shí)，時(shí)鐘將啟動(dòng)。(2)小時(shí)寄存器的位7定義為12或24小時(shí)方式選擇位。當(dāng)為低電平時(shí)，選擇24小時(shí)方式，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用的就為24小時(shí)方式。(3)寫(xiě)保護(hù)寄存器的位7是寫(xiě)保護(hù)位，在對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行些操作之前，位7應(yīng)先置為0，當(dāng)它是高電平時(shí)，寫(xiě)保護(hù)防止對(duì)任何其它寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作。此外，涓流充電寄存器各位的作用及工作原理等在本論文前半部分DS1302的硬件設(shè)計(jì)中己作過(guò)介紹，此處不再詳述。考慮剛買(mǎi)來(lái)的時(shí)鐘芯片處于一切未知狀態(tài)，于是必須對(duì)DS1302進(jìn)行自檢初始化。DS1302的自檢初始化程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3-4所示。NYNNY兩次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)是否相同NYNNY兩次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)是否相同讀取DS1302秒鐘時(shí)間開(kāi)始返回主程序DS1302正常工作再次讀取秒鐘數(shù)據(jù)延時(shí)1秒設(shè)置DS1302初始時(shí)間秒鐘大于60H？圖3-4DS1302的自檢初始化程序設(shè)計(jì)流程圖DS1302的自檢初始化程序如下所示。DSCheck:MOVR6,#DS1302Sec+1ACALLDSRd1ByteMOVDSCheckData,ACJNEA,#60H,$+3DSCheckNext:JNCDSSetTimeACALLDSDelayMOVR6,#DS1302Sec+lACALLDSRdlByteCJNEA,DSCheckData,DSOKAJMPDSSetTimeDSOK:RET檢查DS1302芯片是否正常工作，本系統(tǒng)中通過(guò)先讀取秒鐘寄存器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，且將此數(shù)據(jù)與60H相比較，若大于60H，說(shuō)明時(shí)鐘數(shù)據(jù)不正常，轉(zhuǎn)去設(shè)置時(shí)鐘時(shí)間；若小于并等于60H，延時(shí)一秒鐘后，再次讀取秒鐘寄存器的數(shù)據(jù)，與第一次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)相比較，若這兩次的數(shù)據(jù)相同，說(shuō)明時(shí)鐘數(shù)據(jù)不正常，轉(zhuǎn)去設(shè)置時(shí)鐘時(shí)間；若正常，則退出到主程序。初始化DS1302的充電狀態(tài)及其初始時(shí)間的設(shè)置。對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫(xiě)的程序流程圖如圖3-5所示。向該地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)向該地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)變量初始化開(kāi)始將讀出的數(shù)據(jù)暫存，待顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)完了寫(xiě)DS1302地址RST—端送高電平RST—端送高電平去除寫(xiě)保護(hù)寫(xiě)入DS1302讀地址將該地址數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)讀完了將DS1302寫(xiě)保護(hù)結(jié)束圖3-5讀寫(xiě)程序流程圖在對(duì)DS1302進(jìn)行讀操作時(shí)，讀出的數(shù)據(jù)為BCD碼，同樣在寫(xiě)操作時(shí)，寫(xiě)入的數(shù)據(jù)一也必須為BCD碼，這就需要在數(shù)據(jù)寫(xiě)入之前、讀出之后進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，以便與系統(tǒng)其它數(shù)據(jù)在比較時(shí)相對(duì)應(yīng)。在本系統(tǒng)中，因設(shè)定的時(shí)間參數(shù)一般都為二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)，為了便于同DS1302的時(shí)鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，故在程序中需進(jìn)行二進(jìn)制與BCD碼之間的轉(zhuǎn)換，其相互間的轉(zhuǎn)換程序如下。;二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼;Function:DisTimeBCDDisTimeBCD:MOVA,@R0ANLA,#0FHMOV@Rl,AINCRlMOVA,@R0SWAPAANLA,#0FHMOV@R1AINCRlINCR0RET;BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制;Function:DisTimeHexDisTimeHex:MOVA,@R0MOVB,#10DIVABMOV@R1,BINCR1MOV@R1,AINCR1INCR0RET程序設(shè)計(jì)顯示模塊子程序如下。Display:MOVR0,DisBufptrMOVA,@R0DisPlay1:MOVDPTR,#DisTabMOVCA,@A+DPTRCPLAMOVDisModPort,AMOVA,DisCSPtrMOVDisCSPort,ARLAMOVDisCSPtr,AINCDisBufPtrJBAcc.0,DisQuitInitDisO:MOVDisCSPtr,#11111110BMOVDisBufPtr,#DisBufDisQuit:RET每次先送一位要顯示的數(shù)據(jù)字節(jié)，然后再送該位LED的位地址字節(jié)，直到8位顯示完全。本系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中需要顯示察看的數(shù)據(jù)為時(shí)鐘，正常工作時(shí)8位顯示器顯示小時(shí)、分鐘和秒，其中有兩位用來(lái)顯示“-”，用以分隔小時(shí)、分鐘和秒，這樣顯示更加清晰。

4系統(tǒng)抗干擾措施單片機(jī)的可靠性隨著單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否成功，除了之前所講的硬件、軟件設(shè)計(jì)以外，還有一項(xiàng)起決定作用的因素，那就是抗干擾措施。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度，還需要對(duì)系統(tǒng)采取相應(yīng)的抗干擾措施。4.1系統(tǒng)硬件抗干擾措施4.1.1人體存在傳感器的抗干擾措施考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(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(guò)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(wèn)題。(1)抗非人體干擾探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，且應(yīng)離地面應(yīng)有2.0-2.2米，這樣不會(huì)對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上的小動(dòng)物不產(chǎn)生信號(hào)。人體存在傳感器探測(cè)范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物，也不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。(2)抗電磁干擾探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合∶主動(dòng)