畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AT89S51單片機(jī)的教室燈光智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要 i 摘 要 本課題針對(duì)教室燈光的控制，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)設(shè)計(jì)教室燈光智能控制系統(tǒng)的思路，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了智 能控制系統(tǒng)的硬件模塊和相應(yīng)軟件部分。 該系統(tǒng)以 at89s51 單片機(jī)作為控制模塊的核心部件，采用熱釋紅外人體傳 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 室合理開燈的條件，通過對(duì)人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別與判斷，完成對(duì) 教室燈光的智能控制，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“看門狗”等抗干擾措施。 本系統(tǒng)程序部分采用 c 語言編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、條理清晰、通用 性

2、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，針對(duì)性強(qiáng)， 性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類院校對(duì)教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到 節(jié)能目的。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：智能控制器 熱釋紅外傳感器 單片機(jī) 目 錄 ii 目 錄 摘摘 要要.i 第一章第一章 教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析.1 1.1 教室燈光控制器簡(jiǎn)介.1 1.2 系統(tǒng)控制方案分析.1 第二章第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì).3 2.1 系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成及簡(jiǎn)介.3 2.2 系統(tǒng)控制的主要硬件電路.3 2.2.1 系統(tǒng)主控電路.3 2.2.2 系統(tǒng)供電電路.4 2.2.3 數(shù)據(jù)采集

3、電路.5 2.2.4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路.7 2.2.5 繼電器驅(qū)動(dòng)電路.8 2.2.6 超時(shí)報(bào)警電路.8 2.2.7 按鍵控制電路.9 2.2.8 系統(tǒng)看門狗電路.9 第三章第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì)控制模塊軟件設(shè)計(jì).13 3.1 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊.13 3.1.1 系統(tǒng)自檢初始化.13 3.1.2 定時(shí)中斷處理設(shè)計(jì).14 3.2 數(shù)據(jù)采集模塊.14 3.2.1 人體存在傳感器的優(yōu)缺點(diǎn).14 3.2.2 數(shù)據(jù)采集軟件的實(shí)現(xiàn).14 3.3 時(shí)鐘模塊.15 3.3.1 數(shù)據(jù)輸入輸出.15 3.3.2 時(shí)鐘程序設(shè)計(jì).16 3.4 顯示驅(qū)動(dòng)模塊.18 第四章第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題

4、分析.21 4.1 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟.21 4.2 主要問題分析.22 第五章第五章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望.25 5.1 總結(jié).25 5.2 展望.25 致致 謝謝.27 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).29 第一章 教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析 1 第一章第一章 教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析 1.1 教室燈光控制器教室燈光控制器簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 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。其輸入?yún)?shù)主要 是人體存在信號(hào)和環(huán)境光強(qiáng)度信號(hào)等外界因素。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(duì)教室燈進(jìn)行智能控制。 教

5、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(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 系系統(tǒng)統(tǒng)控制方案分析控制方案分析 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。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無論人是否存在，都 不開燈；在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開電 燈，直到人離開后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。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

6、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。 所研究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)控制器所 要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 3 第二章第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 2.1 系系統(tǒng)統(tǒng)控制模控制模塊塊的硬件構(gòu)成及的硬件構(gòu)成及簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 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

7、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 2-1 所示。 at89s51 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) 熱釋紅外傳感器 環(huán)境光采集電路 超時(shí)報(bào)警模塊 按鍵電路 數(shù)碼管顯示模塊 看門狗模塊 時(shí)鐘模塊 eeprom 存儲(chǔ)器 模塊 圖 2-1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖 環(huán)境光模塊采用光敏三極管來檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度，有光照時(shí)，電阻減小， 隨著光照強(qiáng)度的減弱，電阻逐漸增大，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)度 的檢測(cè)。 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(duì)人 體存在的檢測(cè)。 硬件時(shí)鐘模塊采用具有充電能力的

8、低功耗，具有臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 ram 寄 存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 ds1302。該電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣 泛的使用。 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)兼有看門狗和電源監(jiān)控功能鍵盤模塊。 2.2 系系統(tǒng)統(tǒng)控制的主要硬件控制的主要硬件電電路路 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。 2.2.1 系系統(tǒng)統(tǒng)主控主控電電路路 本系統(tǒng)的主控模塊采用 at8

9、9s51 作為主控芯片，它是一種低功耗，8 位 cmos 工藝處理器，具有 8k 在線可編程 flash 存儲(chǔ)器，片內(nèi)的 flash 可多次編 程，為在線編程提供了方便。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(jiǎn) 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 潔。該芯片的主要特征見如表 2.1： 表 2.1 at89s51 主要特征 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 2-2 所示： 圖 2-2 單片機(jī)最小系統(tǒng) (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

10、2.5v 電壓 (3) 9（rst）腳與 gnd 間電壓基本為 0 。 (4) 31 腳 （ea）與 20 引腳（gnd）間電壓為 5v 。 2.2.2 系系統(tǒng)統(tǒng)供供電電電電路路 系統(tǒng)供電原理如圖 2-3 所示，采用+5v 電壓供電。本設(shè)計(jì)采用輸出電壓為 9v 的變壓器。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。. at89s51 引腳

11、外圍器件引腳說明 p0. 0-p0. 7uln2803數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口 p2. 0-p2. 7pnp-9012 基極數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口 p1. 0x5045six5045 串行輸入端 p1. 1x5045sckx5045 串行時(shí)鐘端 p1. 2x5045csx5045 片選端 p1. 3 x504550 x5045 串行輸出端 p1. 4工作狀態(tài)指示燈 p1. 5 ds1302clk ds1302 時(shí)鐘線 p1.6 ds1302i/o ds1302 數(shù)據(jù)線 p1. 7 ds1302rst ds1302 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(hào)端 p3.

12、 4超時(shí)報(bào)警信號(hào)輸入端 p3. 7光敏三極管輸入信號(hào)端 第二章 系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) 5 圖 2-3 系統(tǒng)供電電路 2.2.3 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集電電路路 教室的環(huán)境光強(qiáng)度和人體存在與否是系統(tǒng)主要的輸入?yún)?shù)，因此教室中的 環(huán)境光照強(qiáng)度和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象。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。此外，人體存在傳感器要求靈敏度高，可靠性強(qiáng)。 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。采用的光敏三極管除了 具有光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的功能外，還具有對(duì)電信號(hào)的放大功能。 在無光照時(shí)，三極

13、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)。光敏三極管具有靈敏度高，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)等特點(diǎn)。 環(huán)境光采集電路原理如圖為 2-4 所示。當(dāng)環(huán)境光照強(qiáng)度大于一定程度時(shí)，光 敏三極管 d6 呈現(xiàn)低阻狀態(tài)1k，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)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)100，使三極管 q12 截止，集電極輸出高電平。其中調(diào)節(jié) r26 阻值， 可使三極管 q12

14、受環(huán)境光強(qiáng)度影響在適當(dāng)?shù)牧炼认聦?dǎo)通。 圖 2-4 環(huán)境光電路 r25 10k q12 npn d6 phot o r26 470k +5v p27 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 二、人體存在信號(hào)采集電路 人體存在傳感器采用 hp-208-n-l 人體感應(yīng)模塊(低電平輸出)?；诩t外線 技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電器中。 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。其硬件連接如圖 2-5。 1 2 3 hp-208 c 680pf vcc p3.3 圖 2-5 人體存在信號(hào)采集電路 h

15、p-208-n-l 功能特點(diǎn)： 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。 兩種觸發(fā)方式：a.不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平后，延時(shí)時(shí)間段一 結(jié)束，輸出將自動(dòng)從低電平變?yōu)楦唠娖?；b.可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出低電平 后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持低 電平，直到人離開后至延時(shí)結(jié)束，低電平跳變?yōu)楦唠娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測(cè)到人體 的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延 時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)). 具有感應(yīng)封鎖時(shí)間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，待延時(shí)時(shí)間一結(jié)束， 可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間

16、段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。 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(cè)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。(此時(shí) 間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒幾十秒鐘)。 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(duì)接； 技術(shù)參數(shù)：工作電壓：dc4.5v 至 dc24v 均可； 輸出低電平：0v，待機(jī)時(shí)的高電平為 3.3v； 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：vcc1+0.2v 時(shí)，由 vcc2 向 ds

17、1302 供電，當(dāng) vcc20； i- ) /循環(huán) 8 次移位 sclk = 0； temp = addr； dio = (bit)(temp&0 x01)； /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)(temp&0 x01)； dat = 1； sclk = 1； ce = 0； /數(shù)據(jù)讀取子程序 unsigned char read1302 ( unsigned char addr ) unsigned char i，temp，dat1，dat2

18、； ce=0； sclk=0； ce = 1； 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 /發(fā)送地址 for ( i=8； i0； i- ) /循環(huán) 8 次移位 sclk = 0； temp = addr； dio = (bit)(temp&0 x01)； /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+d

19、at2*10； return (dat1)； /初始化 ds1302 void initial(void) write1302 (write_protect，0x00)； /禁止寫保護(hù) write1302 (write_second，0 x56)； /秒位初始化 write1302 (write_minute，0 x34)； /分鐘初始化 write1302 (write_hour，0 x12)； /小時(shí)初始化 write1302 (write_protect，0 x80)； /允許寫保護(hù) 3.4 顯顯示示驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模模塊塊 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)顯示是人機(jī)交互對(duì)話的一個(gè)重要通道。通過的顯示 系統(tǒng)

20、數(shù)據(jù)，我們才可以更好的了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，從而方便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行 第三章 控制模塊軟件設(shè)計(jì) 19 必要的操作。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 管的段選的芯片，采用簡(jiǎn)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(jiǎn)單。 考慮到數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào)要求的電流較大，采用功率驅(qū)動(dòng)器件 uln2803 芯片。 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) 50v0.6a。因此采用 uln2803 共陽極數(shù)碼管的段信號(hào)驅(qū)動(dòng) 器。而共陽極數(shù)碼管的位信號(hào)驅(qū)動(dòng)則采用 8 個(gè)晶體管 9012 來實(shí)現(xiàn)。又由于 ul

21、n2803 為低電平驅(qū)動(dòng)，所以數(shù)據(jù)送到單片機(jī)端口前，應(yīng)在程序中先將數(shù)據(jù)取 反。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。 每次先送一位要顯示的數(shù)據(jù)字節(jié)，然后再送該位數(shù)碼管的地址字節(jié)，直到 8 位顯示完全。 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。正常工作中 8 位顯示器顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘，顯示小時(shí)、分鐘、秒，其中有兩位用來顯示“” ， 用以分隔顯示小時(shí)、分鐘和秒，這樣顯示更加清晰。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 21 第四章第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 4.1 單單片機(jī)系片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試統(tǒng)調(diào)試方法

22、及步方法及步驟驟 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。 在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)試時(shí)，首先應(yīng)對(duì)硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)軟件 進(jìn)行初步調(diào)試，此后再對(duì)軟件和硬件進(jìn)行動(dòng)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。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。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(shí)采用在計(jì)算機(jī)上利用模擬軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的 硬件模擬

23、、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。調(diào)試 過程中的運(yùn)行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在指定的窗口區(qū)域顯示 出來，通過這些顯示結(jié)果隨時(shí)跟蹤程序運(yùn)行狀態(tài)，以確定程序運(yùn)行無錯(cuò)誤。 (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(duì)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(duì)軟件和硬件進(jìn)行檢查和診斷。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng) 進(jìn)行在線調(diào)試時(shí)，需借助仿真開發(fā)工具來對(duì)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(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

24、段設(shè)置斷點(diǎn)執(zhí)行程序。 而對(duì)于一些與硬件相關(guān)的用戶程序，如接口驅(qū)動(dòng)程序等，則需要配合硬件，進(jìn) 行在線調(diào)試，如果有邏輯錯(cuò)誤，也要及時(shí)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(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起 來。 各模塊電路調(diào)試流程圖如下示： 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 圖 4-1 電源調(diào)試 圖 4-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試 圖 4-3按鍵電路調(diào)試 圖 4-4顯示電路調(diào)試 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 23 圖 4-5 采集電路調(diào)試 4.2 主要主要問題問題分析分析 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

25、原因之一是：變壓器整流濾波后加到集成穩(wěn) 壓器上的電壓較高，使 7805 上的壓降過大。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。 2人體存在傳感器有人存在時(shí)輸出高電平的電壓偏低 分析解決：人體存在傳感器輸出高電平的電壓偏低，單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤判， 或采集不到正確的信號(hào)，于是在人體存在傳感器的輸出端加一個(gè) 100k 的上拉 電阻。 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(huì)有信號(hào) 輸出的，那么如何判定教室此時(shí)有人的問題。 分析解決 ：此問題在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可將采集有人體信號(hào)存在的狀態(tài)適 當(dāng)延長(zhǎng)保持二至五分鐘，并加以后續(xù)處理。

26、4單片機(jī)控制信號(hào)輸出后，繼電器沒按預(yù)定設(shè)計(jì)產(chǎn)生動(dòng)作。 分析解決：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸出控制信號(hào)，在控制繼電器時(shí)，必須加三極管來驅(qū)動(dòng)， 否則信號(hào)電流過小將不能使繼電器產(chǎn)生吸合動(dòng)作，而且必須采用三極管的集電 極來驅(qū)動(dòng)繼電器，最后再帶動(dòng)負(fù)載。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(duì)驅(qū)動(dòng)三極管的保護(hù)。 5每次開機(jī)插上電源后，硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間都從所設(shè)初始值開始計(jì)時(shí)。 分析解決：硬件時(shí)鐘顯示的時(shí)間不正常。 解決辦法：一方面是充電電池沒有充電功能；另一方面是應(yīng)對(duì)硬件時(shí)鐘進(jìn) 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 行自檢。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析 25 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

27、論文 26 第五章第五章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 5.1 總結(jié)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(duì)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(duì)教室燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中 多采用集成電路(uln2803，ds1302，x5045 等)，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)節(jié)省 了單片機(jī) i/o 口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。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。 在保證穩(wěn)定、可靠工作的前提下，硬件設(shè)計(jì)上盡量采用性價(jià)比高的元器件， 以降低成本。軟件設(shè)

28、計(jì)上采用多任務(wù)形式對(duì)信號(hào)的采集、處理，達(dá)到最終控制 燈光的目的。 本控制系統(tǒng)與已有的教室燈光配套使用時(shí)，不需要對(duì)原有設(shè)備電路進(jìn)行大 的改動(dòng)，以降低實(shí)現(xiàn)教室燈光智能控制的成本。 5.2 展望展望 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(huì)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)。若教室面積很大，超過 人體傳感器輻射范圍，這樣采集的信號(hào)可能會(huì)不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的 運(yùn)行。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。 人體傳感器一般采集的是有活動(dòng)的人體，若人體靜止時(shí)，如坐著看書沒有 活動(dòng)，這時(shí)人體傳感器是不會(huì)有信號(hào)輸出的，故而最好