基于ATS單片機的教室燈光智能控制系統(tǒng)設計

1、基于AT89S51單片機的教室燈光智能控制系統(tǒng)設計一、系統(tǒng)設計要求：該系統(tǒng)以AT89S51單片機作為控制模塊的核心部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構成的電路檢測環(huán)境光的強度；根據(jù)教室合理開燈的條件，通過對人體存在信號和環(huán)境光信號的識別與判斷，完成對教室燈光的智能控制，避免了教室用電的大量浪費。系統(tǒng)還具有報警功能；同時還采用了軟/硬件的“看門狗”等抗干擾措施二、系統(tǒng)控制方案分析 該控制器以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)，能夠實現(xiàn)自動與手動控制相兼容。在自然環(huán)境光較強光線足夠時，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

2、打開電燈，直到人離開后再延時一定時間后關燈。同時，還可設置作息時間來控制，夜晚超過12點，若還有人存在，則關閉自動控制器的運行，改用開關來手動控制，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，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎，它主要為軟件提供程序運行的平臺。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，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到設計目的。三、系統(tǒng)控制模塊的硬件設計 系統(tǒng)控制模塊的硬件構成及簡介 系統(tǒng)控制單元是以AT89S51單片機主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：環(huán)境光采集電路、時鐘模塊、熱釋紅外傳感器

3、模塊、看門狗模塊、按鍵電路、EEPROM存儲模塊、超時報警模塊、數(shù)碼管顯示模塊，其結構框圖如圖2-1所示。 圖2.1系統(tǒng)控制結構框圖 環(huán)境光模塊采用光敏三極管來檢測環(huán)境光的強度，有光照時，電阻減小，隨著光照強度的減弱，電阻逐漸增大，把光信號轉化成電信號，實現(xiàn)對光強度的檢測。 人體存在傳感器模塊采用HP-208是基于紅外線技術的智能產(chǎn)品，實現(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)存儲及故障保護部分由X5045組成，X5045是一種串行通訊的512字節(jié)EEP

4、ROM，同時兼有看門狗和電源監(jiān)控功能鍵盤模塊。1.系統(tǒng)控制的主要硬件電路 考慮到本系統(tǒng)安裝時受環(huán)境影響因素比較多，且教室控制設備中的人體存在傳感器、光敏三極管等經(jīng)常會因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設計過程中，電子元器件的選用、線路布置和設備的安放要充分考慮到抗干擾問題。2. 系統(tǒng)主控電路 本系統(tǒng)的主控模塊采用AT89S51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存儲器，片內的Flash可多次編程，為在線編程提供了方便。片內有128字節(jié)的RAM，4KB的EEPROM，由于合理的安排使用片內RAM空間，所以沒有片外擴展的RAM，使電路結構簡潔。該芯片的主要

5、特征見如表2.1：表2.1 AT89S51主要特征單片機最小系統(tǒng)如圖2-2所示： 圖2-2 單片機最小系統(tǒng)3.系統(tǒng)供電電路 系統(tǒng)供電原理如圖2-3所示，采用+5V電壓供電。本設計采用輸出電壓為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，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應，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)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的Vcc端供電。. 圖2-3 系統(tǒng)供電電路4.數(shù)據(jù)采集電路 教室的環(huán)境光強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)境光照強度

6、和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對象。常見的環(huán)境光強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。環(huán)境光強度采集電路 光電傳感器是一種能夠將光轉化為電量的傳感器。采用的光敏三極管除了具有光敏二極管將光信號轉化為電信號的功能外，還具有對電信號的放大功能。在無光照時，三極管的穿透電流很小，為暗電流，有光照時，產(chǎn)生的Ib增大，成為光電流Ie，光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。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，響應速度快，壽命長等特點

7、。環(huán)境光采集電路原理如圖為2-4所示。當環(huán)境光照強度大于一定程度時，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管飽和導通，集電極輸出低電平。當環(huán)境光強度小于一定程度時，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。其中調節(jié)R26阻值，可使三極管Q12受環(huán)境光強度影響在適當?shù)牧炼认聦?。圖2-4環(huán)境光電路人體存在信號采集電路人體存在傳感器采用HP-208-N-L人體感應模塊(低電平輸出)。基于紅外線技術的自動控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強，廣泛應用于各類自動感應電器中。人體傳感器的1號引腳為電源信號端VCC，2號引腳為采集信號輸出端OUT，3號引腳

8、為地信號端GND。其硬件連接如圖2-5 圖 2-5 人體存在信號采集電路5.系統(tǒng)時鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應受到時間的控制，因此本研究還加入硬件時鐘電路以保證系統(tǒng)的智能化運行。 考慮到本系統(tǒng)停電時需為時鐘電路提供電源、且不占用太多單片機資源，于是采用具有充電能力的實時時鐘芯片DS1302，作為臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電保護電源提供充電功能，也可以將此功能關閉。該芯片對年、月、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。DS1302只需三根線即可與單片機進行通信，體積小，使用簡單，時鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，其引

9、腳圖如圖2-6所示。 圖2-6 DS1302的引腳圖各引腳的功能為： Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當Vcc2>Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。 SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。 DS1302與單片機接口電路連接如圖2-7，其中Vcc2外接3.6V可充電的鋰電池，為DS1302的備用電源。Vcc1外接供電 模塊的穩(wěn)定輸出電壓+5V，為DS1302的主電源。DS1302由Vcc1和Vcc2兩者中較大者供電。

10、系統(tǒng)正常運行時，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1給DS1302供電，在主電源關閉的情況下，則由Vcc2給DS1302供電，保持時鐘的連續(xù)運行。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機的復位信號相連。時鐘輸入端SCLK接單片機P1.5引腳，進行時鐘控制。 圖 2-7 時鐘電路6.繼電器驅動電路 繼電器驅動接口電路如圖2-8所示，這里繼電器由相應的PNP型號的9012三極管來驅動。開機時，單片機初始化后的P3.5、P3.6 為高電平，三極管截止，所以開機后繼電器始終處于釋放狀態(tài)。如果P3.5、P3.6 為低

11、電平，三極管的基極就會被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導通，繼電器就會得電吸合，從而驅動負載，點亮相應電燈。繼電器的輸出端并聯(lián)100歐的電阻和6800皮法電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。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勢的功能，保護相應的驅動三極管，這種繼電器驅動方式硬件結構比較簡單。 圖2-8 繼電器驅動電路7.超時報警電路 本系統(tǒng)采用的超時報警電路如圖2-9所示。單片機的P3.4端口外加一個10K的上拉電阻，再經(jīng)過限流電阻100歐與三極管C945的基極相連。當P3.4 端口為低電平，即基極為低電平時，三極管導通，驅動蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時。若P

12、3.4端口為高電平，即基極為高電平時，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時報警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學、有效地管理教室電燈。 圖2-9超時報警電路8.按鍵控制電路 按鍵控制電路如圖2-10所示。按鍵的輸入信號分別接到P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，用二極管和與門電路將按鍵信號引到外中斷0的引腳P3.2。按鍵控制電路采用單片機P2口的低4個口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。當按鍵未按下時，P2.0P2.3端口的電壓接近電源電壓，為高電平，當某一按鍵按下時，對應端口被按紐開關短接到地，為低電平。單片機檢測4個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按

13、下。鍵盤工作方式采用中斷掃描方式，4個二極管和10K電阻組成與門電路，當任一鍵按下時，與門輸出P3.2引腳的電平都會由高為低。P3.2第二功能是外部中斷0的輸入引腳，我們利用其電平的變化產(chǎn)生中斷，在中斷服務程序中讀入P2口低4位信號，確定哪個鍵按下，執(zhí)行相應的按鍵功能，0.1pf電容和10K電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動。 圖2-10按鍵控制電路9.系統(tǒng)看門狗電路 在單片機工作過程中，不可避免的會由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機甚至造成整機癱瘓等情況。為了能夠及時恢復單片機的工作，只能采用重新復位的方法，因此還應該在硬件設計中使用看門狗電路，這樣在單片機發(fā)生死機的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個復

14、位信號給單片機，使單片機復位，重新執(zhí)行程序。由于系統(tǒng)同時需要看門狗和EEPROM，所以本設計中使用芯片X5045。X5045的引腳排列如圖2-11。 圖2-11 X5045的引腳圖看門狗定時器的預置時間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應位來設定的。如表2.2狀態(tài)寄存器所示，X5045狀態(tài)寄存器共有6位。其中WD1.WD0和看門狗電路有關，其余位和EEPROM的工作設置有關。表2.2 狀態(tài)寄存器 WD1=0，WD0=0，預置時間為1.4S， WD1=0，WD0=1，預置時間為0.6S， WD1=1，WD0=0，預置時間為0.2S， WD1=1，WD0=1，禁止看門狗工作。 看門狗電路的定時時間長

15、短可由具體應用程序的循環(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2-12。 圖2-12 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，輸出復位信號，X5045輸出復位高電平有效，為了復位更加可靠，其復位輸出端外接一個10K的上拉電阻，并與AT89S51的復位端相連。看門狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個復位信號。該芯片還帶有一個1.4秒的看門狗定時器可用來監(jiān)控單片機的工作。如果在1.4秒內未檢測

16、到其工作，出現(xiàn)故障，內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，避免死機、程序跑飛或進入死循環(huán)等意外的發(fā)生。四、控制模塊軟件設計1.系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 監(jiān)控程序按模塊分為監(jiān)控主程序和命令處理子程序叫。監(jiān)控主程序的基本任務是調用子程序，一個主程序可以調用多個子程序，對于51系列單片機，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過程，即是一個反復調用子程序的過程。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用，即中斷子程序可以調用功能子程序。在應用軟件的設計中，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

17、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)應用密切相關。 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，進而把控制轉到相應的處理子程序的入口，起引導作用。 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，多任務操作模塊的調用(系統(tǒng)中的信號采集處理、時鐘管理、按鍵接收處理、驅動顯示模塊)，實時中斷處理等。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)中周而復始的有選擇的執(zhí)行。 1）系統(tǒng)自檢初始化 系統(tǒng)自檢初始化是保

18、證整個控制系統(tǒng)能夠正常運行的重要條件，系統(tǒng)加電復位后，直接進入自檢初始化程序，完成系統(tǒng)的自檢及初始化。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(如時鐘芯片DS1302等)進行初始參數(shù)設置和定義。本系統(tǒng)中的自檢初始化主要指各接口芯片的檢測、芯片內部設定參數(shù)的初始化及系統(tǒng)內部寄存器的初始化。 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)設置開機時的界面，檢測硬件時鐘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)中控制時間表的有效性，檢測熱釋紅外傳感器輸出信號是否正常

19、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)，則需要對其進行初始化并啟動實時時鐘。 系統(tǒng)內部寄存器初始化主要是指在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內，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的復位初始化，單片機復位后，程序計數(shù)器PC指向程序存儲器的入口地址。000單元，程序狀態(tài)字寄存器PSW清零，片內存儲器選擇工作寄存器，用戶標志位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.。2）定時中斷處理設計 定時中斷是利用單片機內部的定時器定時，時間到或計數(shù)值已滿引起的中斷，內部定時器的計數(shù)器可以對內部時鐘或從外部引線T0和T1輸

20、入的外部脈沖進行計數(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志位，向單片機的CPU申請中斷。 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)中設定的定時中斷主要用來構造多任務操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應中斷后，無需對斷點實施現(xiàn)場保護，可直接進行多任務時間的劃分工作，使相應的操作任務進入就緒狀態(tài)，即該中斷可以啟動有關的任務操作。該定時中斷處理程序框圖如圖3-1所示： 圖3-1 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)。 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

21、號，在程序設計中對這兩個數(shù)據(jù)的采集放置在多任務模塊中實施定時采集。數(shù)據(jù)采集軟件的實現(xiàn) 本系統(tǒng)考慮到環(huán)境光足夠亮時，無論是否有人體存在都不開燈；而環(huán)境光不夠亮時，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)境光亮時為邏輯“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”，關燈為“0"，那么環(huán)境光與人體存在可以用以下的邏輯關系表來表示，如表所示3.1：表3.1 環(huán)境光與人體存在邏輯關系上表數(shù)據(jù)表明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)進行與操作，又由于繼電器是低電平驅動，所以要將采集處理后的信

22、號進行非操作，才可以驅動繼電器工作，即可得到教室燈的狀態(tài)。 3.時鐘模塊 在系統(tǒng)啟動自檢初始化時，首先會對時鐘芯片DS1302的運行狀態(tài)進行判斷，當檢測到DS1302處于啟動狀態(tài)時才對其進行初始化，啟動時鐘。實時時鐘芯片DS1302的初始化及其讀寫程序設計的關鍵是要遵循其時序要求。 1）數(shù)據(jù)輸入輸出 在對DS1302進行各種操作之前，必須先對其初始化，即需要把復位輸入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/O引腳變?yōu)楦咦杩範顟B(tài)。在數(shù)據(jù)讀/寫完后，RST端應置成低電平，以防止外部干擾對DS1302內部時鐘的影響。 同時，為了防止復位輸入端受到外部的干擾，要求上電

23、時，在主電源引腳Vcc22.5V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個時鐘周期內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。地址/命令信息用于指明40個寄存器中的哪個進行何種操作。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)，若跟隨在讀命令字節(jié)的8個SCLK周期之后，在下8個SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。程序流程如圖3-3所示： 圖3-3數(shù)據(jù)輸入輸出流程圖2）時鐘程序設計 驅動程序 /寄存器宏定義 #define WRITE_SECOND 0

24、x80 #define WRITE_MINUTE 0x82 #define WRITE_HOUR 0x84 #define READ_SECOND 0x81 #define READ_MINUTE 0x83 #define READ_HOUR 0x85 #define WRITE_PROTECT 0x8E /位尋址寄存器定義 sbit ACC_7 = ACC7； /管腳定義 sbit SCLK = P35； / DS1302時鐘信號 7腳 sbit DIO= P36； / DS1302數(shù)據(jù)信號 6腳sbit CE = P37； / DS1302片選 5腳 /地址、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 void Wr

25、ite1302 ( unsigned char addr，dat ) unsigned char i，temp； CE=0； /CE引腳為低電平，數(shù)據(jù)傳送中止 SCLK=0； /清零時鐘總線 CE = 1； /CE引腳為高電平，邏輯控制有效 /發(fā)送地址 for ( i=8； i>0； i- ) /循環(huán)8次移位 SCLK = 0； temp = addr； DIO = (bit)(temp&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； i>0； i- ) SCLK = 0； temp =

26、dat； DIO = (bit)(temp&0x01)； 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； CE=0； SCLK=0； CE = 1； /發(fā)送地址 16 for ( i=8； i>0； i- ) /循環(huán)8次移位 SCLK = 0； temp = addr； DIO = (bit)(temp&0x01)； /每次傳輸?shù)妥止?jié) addr >>= 1； /右移一

27、位 SCLK = 1； /讀取數(shù)據(jù) for ( i=8； i>0； i- ) ACC_7=DIO； SCLK = 1； ACC>>=1； SCLK = 0； CE=0； dat1=ACC； dat2=dat1/16； /數(shù)據(jù)進制轉換 dat1=dat1%16； /十六進制轉十進制 dat1=dat1+dat2*10； return (dat1)； /初始化DS1302 void Initial(void) Write1302 (WRITE_PROTECT，0X00)； /禁止寫保護 Write1302 (WRITE_SECOND，0x56)； /秒位初始化 Write1302

28、 (WRITE_MINUTE，0x34)； /分鐘初始化 Write1302 (WRITE_HOUR，0x12)； /小時初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT，0x80)； /允許寫保護 4.顯示驅動模塊 系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)顯示是人機交互對話的一個重要通道。通過的顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，我們才可以更好的了解系統(tǒng)運行的狀態(tài)，從而方便對整個系統(tǒng)進行必要的操作。本系統(tǒng)中采用共陽極的數(shù)碼管，其中采用ULN2803作為驅動數(shù)碼管的段選的芯片，采用簡單又便宜的9012三極管來驅動數(shù)碼管的位選，節(jié)約成本，程序編寫簡單。 考慮到數(shù)碼管驅動信號要求的電流較大，采用功率驅動器件ULN2803芯片。此芯

29、片是八組NPN型達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50V×0.6A。因此采用ULN2803共陽極數(shù)碼管的段信號驅動器。而共陽極數(shù)碼管的位信號驅動則采用8個晶體管9012來實現(xiàn)。又由于ULN2803為低電平驅動，所以數(shù)據(jù)送到單片機端口前，應在程序中先將數(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)在運行過程中需要顯示查看的數(shù)據(jù)有時鐘及顯示數(shù)值。正常工作中8位顯示器顯示實時時鐘，顯示小時、分鐘、秒，其中有兩位用來顯示“”，用以分隔顯示小時、分鐘

30、和秒，這樣顯示更加清晰。五、系統(tǒng)調試運行及問題分析1.單片機系統(tǒng)調試方法及步驟 單片機系統(tǒng)的調試應包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中存在的問題，查看其運行結果是否符合設計要求。 在對系統(tǒng)進行實際調試時，首先應對硬件進行靜態(tài)調試，同時對系統(tǒng)軟件進行初步調試，此后再對軟件和硬件進行動態(tài)調試，最后才能使系統(tǒng)進入正常工作. (1)靜態(tài)調試：靜態(tài)調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行，特別注意芯片的方向不要插反。 (2)軟件調試：在軟件調試時

31、采用在計算機上利用模擬軟件實現(xiàn)對單片機的硬件模擬、指令模擬及運行狀態(tài)模擬，從而完成應用軟件開發(fā)的全過程。調試過程中的運行狀態(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，通過這些顯示結果隨時跟蹤程序運行狀態(tài)，以確定程序運行無錯誤。 (3)動態(tài)調試：控制系統(tǒng)的軟件和硬件是密切相關的，由于軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)不能對硬件部分進行診斷，同時也不能實時在線仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進行聯(lián)調，同時對軟件和硬件進行檢查和診斷。整個單片機系統(tǒng)進行在線調試時，需借助仿真開發(fā)工具來對用戶軟件及硬件電路進行診斷、調試。 在應用系統(tǒng)各模塊電路調試成功后，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)行目標程序，同時也可以根據(jù)需要分段設置斷點執(zhí)行程序。而對于一些與硬件相關的用戶程序，如接口驅動程序等，則需要配合硬件，進行在線調試，如果有邏輯錯誤，也要及時糾正