【教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計10000字（論文）】

教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計目錄畢業(yè)論文（設(shè)計） 1摘要 2目錄 31. 序言 42. 方案分析 52.1研究現(xiàn)狀 52.2控制器簡介 52.3方案分析 63. 硬件設(shè)計 63.1硬件構(gòu)成 63.2主要硬件電路 74. 軟件設(shè)計 124.1主程序模塊 124.2數(shù)據(jù)采集模塊 144.3時鐘模塊 164.4工作總流程 205. 調(diào)試運(yùn)行 205.1調(diào)試步驟 205.2主要問題 226. 結(jié)束語 23參考文獻(xiàn) 26

序言雖然小部分發(fā)達(dá)地區(qū)開始沿用新的控制技術(shù)，但是，多數(shù)地方依然是傳統(tǒng)式的人工管理，或者照明控制智能化程度不高。隨著各類大、中專院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也越來越多，教室用電管理不善，造成學(xué)校電能巨大浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費(fèi)與當(dāng)今節(jié)約能源的理念相違背。再者，隨著現(xiàn)代自動化程度不斷提高，計算機(jī)技術(shù)的普及，照明燈光的管理也在朝著自動化、智能化方向發(fā)展。但是，過于精細(xì)的控制設(shè)備在教室的使用顯得成本高，維護(hù)難，于是，本設(shè)計的目的是開發(fā)簡便、實(shí)用的教室燈光自動控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)最基本的功能，比如人員檢測以及室內(nèi)光照強(qiáng)度的檢測與調(diào)節(jié)，最大限度的實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約以及管理的便捷化。教室的數(shù)量也隨著大幅度增加，為使師生有舒適的教學(xué)和學(xué)習(xí)的環(huán)境，校方在力所能及的范圍內(nèi)，相應(yīng)增加了教室的面積，然后，隨著教室數(shù)量的增加，照明設(shè)備的需求量也越來越大，但由于大學(xué)管理模式的開放型，師生節(jié)能意識的薄弱性，學(xué)校教室在白天周圍環(huán)境光線強(qiáng)度足夠的情況下，仍然普遍存在開燈上課或自習(xí)；即使室內(nèi)無人或人數(shù)較少的情況下，也全部開啟照明燈，晚上許多教室即使僅有幾個學(xué)生在教室自習(xí)，但室內(nèi)照明燈也全部開啟，很少有師生因?yàn)橹挥猩贁?shù)人而僅開幾盞燈，長明燈比比皆是，人走燈不熄的現(xiàn)象普遍存在。這種有形和無形的浪費(fèi)，給學(xué)校的電力支出帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。雖然在部分大中城市中的部分院校已經(jīng)有了比較實(shí)用的智能照明系統(tǒng),但是,在許多中小城市中，教室智能照明系統(tǒng)并沒有得到廣泛的應(yīng)用，所造成的電能浪費(fèi)依然是相當(dāng)巨大的。

目前市場上使用較多的是一種利用門與光雙重控制的自動照明開關(guān)，以往光控開關(guān)只能觸發(fā)一次，一旦延時電路開始工作，控制開關(guān)就不再起作用，這樣當(dāng)延時時間定的不合適或者使用時間發(fā)生改變時，就得等到延時電路工作結(jié)束后，才能重新開始定時，因而會出現(xiàn)中途斷電。這些問題在目前的技術(shù)中已經(jīng)得到基本解決，這種新型的自動照明開關(guān)增加了脈沖檢測器能在延時期間多次觸發(fā)，使其從零開始計時，這樣計時開始設(shè)定的時間不準(zhǔn)或需要變更設(shè)定時間時，都可在不中斷運(yùn)行的情況下自動進(jìn)行調(diào)整，節(jié)能效果更加明顯，在一定程度上解決了以往教室照明系統(tǒng)的一些不良現(xiàn)象。

根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)校教室照明強(qiáng)度白天不得低于350LUX，晚上不得低于150LUX，同時，從保護(hù)視力的角度出發(fā)，在低于150LUX和高于600LUX照度下長時看書，有損于眼睛的健康[3]，而我國大部分高校的教室照度都高于標(biāo)準(zhǔn)，加之人對照明設(shè)備的不規(guī)范使用，造成了不必要的支出和能源浪費(fèi)，從節(jié)約資源、節(jié)省高校經(jīng)費(fèi)支出、教學(xué)樓管理的便捷化等多種方面考慮，使用簡便、高效的自動照明系統(tǒng)成為校園節(jié)能的重要且主要的措施之一，也是將來教室照明系統(tǒng)應(yīng)用的趨勢。方案分析2.1研究現(xiàn)狀要實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能主要有兩種方法：一種是選用高效照明光源或燈具，如節(jié)能燈。在保證照明質(zhì)量的前提下，降低照明用電量的根本措施就在于提高照明設(shè)備的效率，即提高光源與燈具的效率；另一種是在現(xiàn)有照明燈具的基礎(chǔ)上研究智能照明控制策略，即在充分研究照明對象的需求上，通過優(yōu)化照明系統(tǒng)的運(yùn)行來達(dá)到節(jié)能的效果。在照明燈具方面，大學(xué)教室多采用熒光燈，采用直接照明的方式，比較滿足現(xiàn)有的需求，所以本課題著重論述后面一種方法，改進(jìn)照明控制策略和運(yùn)行方式。中午及晚上以學(xué)生自習(xí)為主，少數(shù)教室也用來上課，不管是上課或是自習(xí)，為了保護(hù)視力和提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)生們均需要有良好的照明環(huán)境，但這些對照明環(huán)境的要求也造成一個直接后果，出現(xiàn)資源的浪費(fèi)問題。所以，需要在保證教室照明要求的前提下，研究照明節(jié)能問題。2.2控制器簡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和環(huán)境光信號等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時不開燈，環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時開燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來對教室燈進(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)避開電燈直射的位置，且人體傳感器安置時應(yīng)使人體活動方向與人體傳感器中兩個熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號采集更加靈敏、可靠，同時還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。2.3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)自動與手動控制相兼容。首先，系統(tǒng)默認(rèn)為自動控制，當(dāng)按鍵模塊感應(yīng)到有鍵按下時，系統(tǒng)改為強(qiáng)制控制。然后，在自動控制模式下：當(dāng)自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈；在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開后再延時一定時間后關(guān)燈。同時，還可設(shè)置作息時間來控制，夜晚超過10點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動控制器的運(yùn)行，改用開關(guān)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(yùn)行。該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。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到設(shè)計目的。硬件設(shè)計3.1硬件構(gòu)成EEPROM存儲器模塊AT89S51單EEPROM存儲器模塊AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)環(huán)境光采集電路看門狗模塊人體存在傳感器看門狗模塊人體存在傳感器按鍵電路時鐘模塊按鍵電路時鐘模塊圖3-1被控?zé)艟呃^電器驅(qū)動模塊被控?zé)艟呃^電器驅(qū)動模塊超時報警模塊超時報警模塊圖3-1系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)圖環(huán)境光模塊采用光敏三極管來檢測環(huán)境光的強(qiáng)度，有光照時，電阻減小，隨著光照強(qiáng)度的減弱，電阻逐漸增大，把光信號轉(zhuǎn)化成電信號，實(shí)現(xiàn)對光強(qiáng)度的檢測。人體存在傳感器模塊采用HP-208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。硬件時鐘模塊采用具有充電能力的低功耗，具有臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器的實(shí)時時鐘芯片DS1302。該電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛的使用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及故障保護(hù)部分由X5045組成，X5045是一種串行通訊的512字節(jié)EEPROM，同時兼有看門狗和電源監(jiān)控功能鍵盤模塊。3.2主要硬件電路本課題是基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計，所以針對單片機(jī)做了AT89S51與AT89C51的比較與選擇如下：1.程序存儲器寫入方式：二者的寫入程序的方式不同，AT89C51只支持并行寫入，同時需要VPP燒寫高壓。AT89S51則支持ISP在線可編程寫入技術(shù)、串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V即可。2.電源范圍：AT89S51電源范圍寬達(dá)4～5.5V，而AT89C51系列在低于4.8V和高于5.3V的時候則無法正常工作。3.工作頻率：目前AT89S51的性能遠(yuǎn)高于AT89C51,AT89S51支持最高高達(dá)33MHz的工作頻率，而AT89C51工作頻率范圍最高只支持到24MHz。4.市場價格：由于AT89C51已經(jīng)全面停產(chǎn),所以在市場價格方面，庫存的AT89C51的批發(fā)價格要比AT89S51貴將近一倍.5.兼容型：89S5*向下兼容89C5*，就是說用AT89S51可以替代AT89C51使用，同樣的程序，運(yùn)行結(jié)果相同。6.加密功能：AT89S51為全新的加密算法，這使得對于AT89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。7.抗干擾性：內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像AT89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。8.燒寫壽命更長：AT89S51標(biāo)稱的1000次，實(shí)際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學(xué)者反復(fù)燒寫，減低學(xué)習(xí)成本。該芯片的主要特征見如表3-1所示：表3-1AT89S51主要特征AT89S51引腳外圍器件引腳說明P1.0X5045SIX5045串行輸入端P1.1X5045SCKX5045串行時鐘端P1.2X5045CSX5045片選端P1.3X5045S0X5045串行輸出端P1.4工作狀態(tài)指示燈P1.5DS1302CLKDS1302時鐘線P1.6DS1302I/ODS1302數(shù)據(jù)線P1.7DS1302RSTDS1302復(fù)位線P3.0-P3.1數(shù)據(jù)采集輸入端P3.3人體存在傳感器輸出信號端P3.4超時報警信號輸入端P3.7光敏三極管輸入信號端(1)40（Vcc）20（GND）腳間的電壓應(yīng)有5V。(2)18、19腳分別與20腳間有1.7―2.5V電壓。(3)9（RST）腳與GND間電壓基本為0。(4)31（EA）腳與20（GND）腳間電壓為5V。圖3-2供電原理圖X5045具有三種常用的功能：看門狗定時器、復(fù)位控制和EEPROM[11]。這三種功能是集成在單個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3-3。圖3-3X5045的引腳圖看門狗定時器的預(yù)置時間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。如表3-2狀態(tài)寄存器所示，X5045狀態(tài)寄存器共有6位。其中WD1、WD0和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM的工作設(shè)置有關(guān)。表3-2狀態(tài)寄存器7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIPWD1=0，WD0=0，預(yù)置時間為1.4S，WD1=0，WD0=1，預(yù)置時間為0.6S，WD1=1，WD0=0，預(yù)置時間為0.2S，WD1=1，WD0=1，禁止看門狗工作?？撮T狗電路的定時時間長短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán)周期的時間略長即可。X5045硬件部分連接如圖3-4。圖3-4系統(tǒng)看門狗電路系統(tǒng)看門狗電路由系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及故障保護(hù)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(fù)位信號，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10K的上拉電阻，并與AT89S51的復(fù)位端相連?？撮T狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個復(fù)位信號。該芯片還帶有一個1.4s的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機(jī)的工作。如果在1.4s內(nèi)未檢測到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時器將使看門狗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。圖3-5環(huán)境光采集電路圖人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下：人體都有恒定的體溫，一般在37℃，所以會發(fā)出特定波長10μM左右的紅外線，被動式紅外探頭就靠探測人體發(fā)射的10μM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10μM左右的紅外線通過菲尼爾濾波片增強(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)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生有人體存在的信號[12]。1）這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為10μM左右的紅外輻射非常敏感。2）為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。3）人體存在的探測，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個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，于是探測器無信號輸出。4）一旦有人進(jìn)入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，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，不能抵消，經(jīng)信號處理而輸出有人體存在的信號。圖3-11按鍵控制電路軟件設(shè)計4.1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[15]。監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個主程序可以調(diào)用多個子程序，對于51系列單片機(jī)，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過程，即是一個反復(fù)調(diào)用子程序的過程。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)計中，盡可能各個功能模塊寫成子程序的形式，并通過主程序調(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，它的編程方法與功能要求及系統(tǒng)應(yīng)用密切相關(guān)。監(jiān)控主程序是整個控制系統(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。監(jiān)控主程序接受和分析來自鍵盤的命令，進(jìn)而把控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序的入口，起引導(dǎo)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、時鐘管理、按鍵接收處理)，實(shí)時中斷處理等。除初始化和自檢外，監(jiān)控主程序一般總是把其余部分連接起來構(gòu)成一個無限循環(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[16]。系統(tǒng)自檢初始化是保證整個控制系統(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。本系統(tǒng)中的自檢初始化主要指各接口芯片的檢測、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，如檢測硬件時鐘DS1302是處于更換芯片后初次使用未起振狀態(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。若時鐘芯片處于啟動狀態(tài)，則需要對其進(jìn)行初始化并啟動實(shí)時時鐘。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，程序計數(shù)器PC指向程序存儲器的入口地址0000單元，程序狀態(tài)字寄存器PSW清零，片內(nèi)存儲器選擇Ⅰ區(qū)工作寄存器，用戶標(biāo)志位F0為0狀態(tài)，堆棧指針SP指向07H,其它定時器、中斷允許寄存器IE,累加器ACC等皆為00H。定時中斷是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器定時，時間到或計數(shù)值已滿引起的中斷，內(nèi)部定時器的計數(shù)器可以對內(nèi)部時鐘或從外部引線T0和T1輸入的外部脈沖進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)器的溢出信號作為中斷請求信號，去置位定時器溢出標(biāo)志位，向單片機(jī)的CPU申請中斷[17]。定時中斷為周期性中斷，每隔一定的時間會中斷一次。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時中斷主要用來構(gòu)造多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無需對斷點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場保護(hù)，可直接進(jìn)行多任務(wù)時間的劃分工作，使相應(yīng)的操作任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，即該中斷可以啟動有關(guān)的任務(wù)操作。該定時中斷處理程序框圖如圖4-1所示：開始開始定時中斷到？Y定時中斷到？Y多任務(wù)時間啟動劃分多任務(wù)時間啟動劃分NN下一步下一步圖4-1定時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)。4.2數(shù)據(jù)采集模塊本控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集對象為環(huán)境光信號及人體存在信號，在程序設(shè)計中對這兩個數(shù)據(jù)的采集放置在多任務(wù)模塊中實(shí)施定時采集。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，價格低廉的優(yōu)點(diǎn)。而缺點(diǎn)是容易受各種熱源、光源干擾。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，探測和靈敏度就會明顯下降，甚至造成短時失靈。如果人體存在卻在一定時間內(nèi)沒有活動，人體傳感器則認(rèn)為沒有人體存在。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本系統(tǒng)軟件程序中設(shè)計為有人體存在狀態(tài)后間隔1min或更長的時間來對人體存在參數(shù)信號的采集。本系統(tǒng)的控制對象為大學(xué)教室，教室中一般只有一邊有窗戶，室內(nèi)不同區(qū)域由于距離窗戶的遠(yuǎn)近不同會影響其接收的光照多少。要合理控制教室內(nèi)的照度，必須科學(xué)探測室內(nèi)自然光的照度。而自然光的變化有明顯的非線性，是與天氣的變化和建筑物的不同位置有密切關(guān)系的。所以，必須合理布置自然光采集電路模塊的位置，才可以更好的反映實(shí)際情況。教室中，電能的浪費(fèi)很大一部分原因是由于室內(nèi)長明燈的出現(xiàn)，即在室內(nèi)自然光照充足的情況下，照明燈具仍然開啟的情況?？紤]到環(huán)境光足夠亮?xí)r，無論是否有人體存在都不開燈；而環(huán)境光不夠亮?xí)r，有人體存在才開燈，無人體存在則不開燈。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，如表4-1所示：表4-1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表4-1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)，其軟件程序?yàn)椋?---------------------------------------------------------Function:BodySensorandlighttolightport356DoSensLight:Movc,port33;SignalofSensorAnlc,port37Cplc;havepersonandnolightmovport35,c;onrelay1movport36,c;onrelay2JncSensOut;nopersontooutHaveperson:MovSensDelayBuf,#5;delay5minuteSensOut:Ret------------------------------------------------------------人體存在傳感器易受外界影響，于是要在使用時特別注意抗干擾性能。1.防小動物干擾：探測器安裝在推薦的使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動物，一般不產(chǎn)生信號。2.抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408要求，一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報。3.抗燈光干擾：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3m外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生信號。人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系，正確的安裝應(yīng)該滿足下列條件：1.人體存在傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2m。2.人體存在傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)、冰箱、火爐等空氣溫度變化敏感的地方。3.人體存在傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其它隔離物。4.人體存在傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。人體存在傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動的地方。4.3時鐘模塊在對DS1302進(jìn)行各種操作之前，必須先對其初始化，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)傳送終止，且I/O引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。在數(shù)據(jù)讀/寫完之后，RST端應(yīng)置為低電平，以防止外部干擾對DS1302內(nèi)部時鐘的影響。同時，為了防止復(fù)位輸入端受到外部干擾，要求上電時，在主電源引腳Vcc2大于等于2.5V之前，RST必須為邏輯0。無論是讀操作還是寫操作，都必須在開頭的8個時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/命令字節(jié)用于指明40個寄存器中的哪個進(jìn)行何種操作。數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行輸入，在開始的8個時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SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，若跟隨的是讀命令字節(jié)，則在下8個SCLK周期的下降沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。程序流程如圖4-2所示：啟動啟動復(fù)位端變高啟動一次數(shù)據(jù)傳輸工作復(fù)位端變高啟動一次數(shù)據(jù)傳輸工作寫命令字節(jié)一位寫命令字節(jié)一位SCLK脈沖SCLK脈沖N夠8次嗎N夠8次嗎YY寫數(shù)據(jù)字節(jié)一位寫數(shù)據(jù)字節(jié)一位SCLK脈沖SCLK脈沖N夠8次嗎N夠8次嗎YY復(fù)位端變低復(fù)位端變低結(jié)束結(jié)束圖4-2數(shù)據(jù)輸入輸出流程圖DS1302的自檢初始化程序設(shè)計流程圖如圖4-3所示：開始開始讀取DS1302秒鐘時間讀取DS1302秒鐘時間Y秒鐘大于60HY秒鐘大于60HNN延時1秒延時1秒再次讀取秒鐘數(shù)據(jù)再次讀取秒鐘數(shù)據(jù)YYN設(shè)置DS1302初始時間再次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)是否相同N設(shè)置DS1302初始時間再次讀取的秒鐘數(shù)據(jù)是否相同返回主程序DS1302正常工作返回主程序DS1302正常工作圖4-3DS1302的自檢初始化程序設(shè)計流程圖DS1302的自檢初始化程序如下所示:---------------------------------------------------------------Function：StartcheckDS1302DSCheck:MovR6,#DS1302Sec+1;SecondTimeACallDSRd1ByteMovDSCheckData,aCjnea,#60H,$+3DSCheckNext:JncDSSetTime:a>=60HtoSetDS1302'sTimeAcallDSDelay;DS1302delay1secondMovR6,#DS1302Sec+l;a<59HReadDS1302'sSecondagainACallDSRdlByteCjnea,DSCheckData,DSOK;TwoDSSecofReadingisdifferentAJMPDSSetTimeDSOK:Ret------------------------------------------------------------檢查DS1302芯片是否是正常工作，本系統(tǒng)中通過先讀取秒鐘寄存器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲起來，且將此數(shù)據(jù)與60H相比較，若大于60H，說明時鐘數(shù)據(jù)不正常，轉(zhuǎn)去設(shè)置時鐘時間；若小于或等于60H，延時一秒鐘后，再次讀取秒鐘寄存器的數(shù)據(jù)，與第一次讀取的數(shù)據(jù)相比較，若兩次數(shù)據(jù)相同，說明時鐘數(shù)據(jù)不正常，轉(zhuǎn)去設(shè)置時鐘時間；若正常，則退出到主程序。初始化DS1302的充電狀態(tài)及其初始時間的設(shè)置。變量初始化對DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖如圖4-4所示：變量初始化寫DS1302地址RST一端送高電平結(jié)束將讀出的數(shù)據(jù)暫存數(shù)據(jù)讀完了將該地址數(shù)據(jù)輸出寫入DS1302讀地址RST一端送高電平去除寫保護(hù)將DS1302寫保護(hù)開始寫DS1302地址RST一端送高電平結(jié)束將讀出的數(shù)據(jù)暫存數(shù)據(jù)讀完了將該地址數(shù)據(jù)輸出寫入DS1302讀地址RST一端送高電平去除寫保護(hù)將DS1302寫保護(hù)開始數(shù)據(jù)寫完了向該地址寫入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫完了向該地址寫入數(shù)據(jù)圖4-4DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖在對DS1302進(jìn)行讀寫操作時，讀出的數(shù)據(jù)為BCD碼，同樣在寫操作時，寫入的數(shù)據(jù)必須為BCD碼，這就需要在數(shù)據(jù)寫入之前、讀出之后進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中，因設(shè)定的時間參數(shù)一般為二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)，為了便于同DS1302的時鐘數(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:DisTimeBCD:DisTimeBCD:MovA,@R0AnlA,#OFHMov@Rl，AIncRlMovA,@R0SwapAAnlA,#0FHMov@R1，AIncRlIncR0Ret------------------------------------------------------------4.4工作總流程本系統(tǒng)教室燈光控制的工作模式分為自動控制和強(qiáng)制控制。首先，系統(tǒng)默認(rèn)為自動控制模式。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入初始化后，自診斷鍵盤是否按下，若有鍵按下，系統(tǒng)進(jìn)入強(qiáng)制控制模式，然后通過鍵盤掃描程序，確認(rèn)控制燈具的亮與熄；若無鍵按下，則為自動控制模式，通過自然光采集電路從P3.7口的高低電平判斷自然光強(qiáng)度，若光強(qiáng)，則熄燈具；若光弱，則繼續(xù)讀取人體存在傳感器P3.3，如果有人存在則亮燈。最后，在亮燈時，若檢測教室已經(jīng)無人，則蜂鳴報警10秒后熄燈具。燈具的亮與熄由繼電器驅(qū)動P3.5/P3.6口的高低電平來控制。另外，系統(tǒng)也受到時間的控制，分析了學(xué)生教室的用電情況，系統(tǒng)在到了晚上10點(diǎn)時，蜂鳴報警提示學(xué)生系統(tǒng)進(jìn)入手動強(qiáng)制模式，則由學(xué)生自動控制。調(diào)試運(yùn)行5.1調(diào)試步驟整個系統(tǒng)設(shè)計完成后，要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，同時驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設(shè)計要求。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分兩個步驟：單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試（硬件調(diào)試和軟件調(diào)試）及整個控制系統(tǒng)試運(yùn)行調(diào)試。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)計要求。(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。在將芯片、傳感器等元件連接到電路板上時，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。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反。(2)軟件調(diào)試：在軟件調(diào)試時采用在計算機(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，同時也不能實(shí)時在線仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進(jìn)行聯(lián)調(diào)，同時對軟件和硬件進(jìn)行檢查和診斷。整個單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)試時，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進(jìn)行診斷、調(diào)試。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，這時就能單步或連續(xù)地執(zhí)行目標(biāo)程序，同時也可以根據(jù)需要分段設(shè)置斷點(diǎn)執(zhí)行程序。而對于一些與硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動程序等，則需要配合硬件，進(jìn)行在線調(diào)試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正修改。程序調(diào)試完畢后，利用編程器將程序固化到單片機(jī)中，使整個系統(tǒng)運(yùn)行起來。各模塊電路調(diào)試流程圖如圖5-1、圖5-2、圖5-3、圖5-4所示：通電運(yùn)行，用萬用表測量輸出電壓下載一個正確的小程序到最小系統(tǒng)中通電運(yùn)行，用萬用表測量輸出電壓下載一個正確的小程序到最小系統(tǒng)中最小系統(tǒng)是否工作NNYY供電部分是否穩(wěn)定檢查電路尋找原因檢查電路尋找原因最小系統(tǒng)是否工作NNYY供電部分是否穩(wěn)定檢查電路尋找原因檢查電路尋找原因最小系統(tǒng)部分成功電源部分成功最小系統(tǒng)部分成功電源部分成功圖5-1電源調(diào)試圖5-2單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試硬件連接無誤硬件連接無誤下載按鍵程序下載按鍵程序查看硬件和相應(yīng)軟件是否正確查看硬件和相應(yīng)軟件是否正確按鍵是否工作N按鍵是否工作NYY按鍵調(diào)試部分成功按鍵調(diào)試部分成功硬件連接是否正確圖5-3按鍵電路調(diào)試硬件連接是否正確采集電路調(diào)試成功采集電路調(diào)試成功給采集電路所需要的采集信號給采集電路所需要的采集信號調(diào)整硬件參數(shù)達(dá)到需要的物理量調(diào)整硬件參數(shù)達(dá)到需要的物理量YYN是否達(dá)到系統(tǒng)要求采集輸出端是否有相應(yīng)輸出信號N是否達(dá)到系統(tǒng)要求采集輸出端是否有相應(yīng)輸出信號圖5-4采集電路調(diào)試5.2主要問題在本系統(tǒng)的調(diào)試過程中遇到的主要問題的分析與解決方案。1．電源供電電路中集成穩(wěn)壓器溫度過高。分析解決：穩(wěn)壓器溫度過高的原因之一是：變壓器整流濾波后加到集成穩(wěn)壓器上的電