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

1、<p>　　基于單片機(jī)控制的教室燈光自動(dòng)控制器的研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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)上開發(fā)了智能控制系統(tǒng)的硬件裝置和相應(yīng)軟件。</p>&

2、lt;p>　　該系統(tǒng)以AT89C2051單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用TLC549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，系統(tǒng)通過對(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)還具有多種報(bào)警功能；同時(shí)還采用了軟／硬件的“看門狗”技術(shù)等抗干擾措旅。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

3、進(jìn)和擴(kuò)充。該系統(tǒng)具有體積小，控制方便,可靠性高，專用性強(qiáng)，性價(jià)比合理等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞 紅外傳感器 單片機(jī) 熱釋電</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on the method of controlli

4、ng the lamplight, especially in the light of the status quo of the development of intelligent control are analyzed, the lamplight of intelligent control principle and realization method, is proposed based on single-chip

5、classroom light intelligent control system design, and on the basis of the intelligent control system is developed and the corresponding software, hardware device.</p><p>　　This system to control device of A

6、T89C2051 single chip microcomputer as intelligent parts, using thermal infrared detection sensor measuring interpretation of human body, using light activated triode circuit testing environment of light intensity, Accord

7、ing to the condition of lights, rational system of human existence by ambient light signals and the recognition and intelligent signal to the classroom, lighting circuit intelligent control, avoid the waste of a classroo

8、m. System also has many al</p><p>　　Keywords infrared sensors SCM pyroelectric</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACT

9、II</p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 本課題研究的意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及其存在的問題1</p><p>　　1.3 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo)3</p><p>　　1.3.1 研究?jī)?nèi)容3</

10、p><p>　　1.3.2 研究目標(biāo)3</p><p>　　1.4 本課題擬解決的關(guān)鍵問題4</p><p>　　2．教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析5</p><p>　　2.1 教室燈光控制器簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)控制方案的分析5</p><p>　　3．系統(tǒng)控制

11、模塊的硬件設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 控制模塊的硬件構(gòu)成6</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要硬件電路7</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主控電路7</p><p>　　3.2.2 日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路8</p><p>　　3.2.3 熱釋電紅外人體檢測(cè)模塊電路9</p>

12、<p>　　3.2.4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路12</p><p>　　3.2.5系統(tǒng)看門狗電路15</p><p>　　3.2.6 遙控鍵盤管理模塊電路17</p><p>　　3.2.7 超時(shí)報(bào)警電路19</p><p>　　3.2.8 系統(tǒng)供電電路20</p><p>　　4 控制模塊軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)

13、21</p><p>　　4.1 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊21</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)自檢初始化22</p><p>　　4.1.2 定時(shí)中斷處理23</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集模塊24</p><p>　　4.2.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　4

14、.2.2 人體存在傳感器的安裝要求25</p><p>　　4.3 時(shí)鐘模塊26</p><p>　　4.3.1時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.4 系統(tǒng)鍵功能28</p><p>　　4.4.1 遙控鍵盤28</p><p>　　4.4.2 鍵功能處理程序30</p><p&g

15、t;　　5 結(jié)論與建議32</p><p><b>　　5.1結(jié)論32</b></p><p><b>　　5.2建議32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p

16、><p>　　附錄………………………………………………………………………………………………………………………………………..36</p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　1.1 本課題研究的意義 </p><p>　　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

17、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)峻問題。而此問 題對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。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(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題。 </p><p>　　目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始采用，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。各類大、中專院校

18、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)約能源理念楣違背。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。例如摟道燈光的自動(dòng)控制等等。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。</p><p>　　于是，開發(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。 </p>&

19、lt;p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及其存在的問題 </p><p>　　世界各地發(fā)電的主要原料是煤炭、石油和天然氣，面丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)提供了很好的借鑒。從1974年以來(lái)，盡管丹麥國(guó)民收入增長(zhǎng)了50%。丹麥總的能源消費(fèi)量并沒有增加。丹麥?zhǔn)荗ECD成員國(guó)中能源消耗量和國(guó)民收入比值最小的國(guó)家。他們不斷地提供一些節(jié)能供熱系統(tǒng)。例如丹麥熱電周供熱電廠(CHP)。兩且，他們盡可能的有效利

20、用資源。這樣，他們的能源使用總效率達(dá)到了90%。丹麥政府很重視住房空同用電的節(jié)簏，并設(shè)立了對(duì)新建房屋節(jié)能的諸多要求。數(shù)據(jù)顯示，居民入住有節(jié)能裝置的房子時(shí)，他們要支付比沒有節(jié)能方案房屋高出8%的費(fèi) 用。其節(jié)能項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)在歐盟國(guó)家中廣為流傳。還有，歐司朗一斯維尼亞公司不斷的推出新型高輸出的熒光燈，節(jié)約6%的總系統(tǒng)功率，并具有更高的光通量和平均光通量。飛利浦照明公司推出的陶瓷金鹵燈代替過去的鹵鎢燈，可節(jié)能60%的電能。種種跡象表明世界各國(guó)都在采

21、取不同方式 來(lái)節(jié)約能源，節(jié)約電能。</p><p>　　中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問題日益突出。雖然我國(guó)能源總儲(chǔ)量不低，但由于我國(guó)人口眾多，所以人均儲(chǔ)量少，單位產(chǎn)值的能耗 是發(fā)達(dá)國(guó)家的3-10倍。能源問題已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵 問題。從環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，能源問題也是我國(guó)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略中一個(gè)關(guān)鍵因素。此外，能源問題不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境生態(tài)，在特定情況下還會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定有很大影響。鑒于能源

22、問題的重要性，我 國(guó)在綠色照明工程新聞發(fā)布，綠色照明工程未來(lái)五年問將在公用設(shè)旅、 賓館、商廈、居民住所等全國(guó)建筑物中推廣1.5億只節(jié)能燈，節(jié)電290億度電。上海、河北等一些地方采取政府對(duì)節(jié)能燈大宗采購(gòu)每只補(bǔ)貼3 至4元的方式進(jìn)行推廣。從普通白熾燈到高效節(jié)能燈，使我國(guó)的電光源 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向節(jié)電型轉(zhuǎn)變，熒光燈與普通白熾燈的比例由1995年的1：6.25上升到目前的1：1.5。</p><p>　　目前，我國(guó)照明用電

23、約占社會(huì)總用電量12%，采用高效照明產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低效照明產(chǎn)品可節(jié)電60%-80%。如今，北京正在大力推行綠色照明工程，己推出上百萬(wàn)只綠色照明光源和部分節(jié)能電器，據(jù)估算年節(jié)約用電可達(dá)3442萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)約電費(fèi)2519.7萬(wàn)元。政府已經(jīng)在商廈、學(xué)校、醫(yī)院等更換24萬(wàn)只節(jié)能燈具。在奧運(yùn)工程的建設(shè)上、也大量運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，北京的奧運(yùn)廠館“水立方”，通過采用大量的節(jié)能燈具，裝備新技術(shù)，通過增強(qiáng)透光性白天可節(jié)約照明能耗50%。</p>

24、<p>　　我們黨在2000年10月11日黨第十五屆中央委員會(huì)第五次會(huì)議通過 的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃的建議》中明確指出： “加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是今后五年至十年一項(xiàng)十分重要的任 務(wù)。”其中提到的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)就包括了能源建設(shè)?！督ㄗh》還強(qiáng)調(diào)了能源建設(shè)要發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高利用效率，加強(qiáng)環(huán)境保 護(hù)。面臨如此緊迫的能源問題，我們應(yīng)該把著眼點(diǎn)放在“高效”利用“清 潔”能源上。由此可見，節(jié)能照明用

25、電，對(duì)節(jié)能具有重要的意義。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺節(jié)能意識(shí)薄弱，在光線足夠強(qiáng)時(shí)也開燈，課上完離開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，管理人員忙不過來(lái),這樣就造成不必要的電能 浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失?；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，因此節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是教室燈關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

26、無(wú)疑就成為其中一項(xiàng)重要課題。</p><p>　　1.3 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo) </p><p>　　1.3.1 研究?jī)?nèi)容 </p><p>　　本課題的研究?jī)?nèi)容有如下幾點(diǎn)： </p><p>　　(1) 了解教室照明光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn) ; </p><p>　　(2) 調(diào)研教室燈光照明需求以及環(huán)境光強(qiáng)弱與開、關(guān)燈

27、的關(guān)系； </p><p>　　(3) 研究人體存在探測(cè)技術(shù)，探測(cè)角度與范圍； </p><p>　　(4) 研究傳感器在教室分布、安放問題，是否一燈一個(gè)傳感器或多燈公用傳感器等； </p><p>　　(5) 研究確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)； </p><p>　　(6) 研究燈光控制器電源問題；</p><

28、;p>　　(7) 研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案；</p><p>　　(8) 研究人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問題； </p><p>　　(9) 研究使用遙控器控制燈光控制器技術(shù)；</p><p>　　(10) 研究與現(xiàn)有教室照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維護(hù)、維修等控制技術(shù)； </p><p>　　(

29、11) 研究報(bào)警等附加功能問題 </p><p>　　1.3.2 研究目標(biāo) </p><p>　　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)自動(dòng)、手動(dòng)燈光控制相兼容，以降低成本；通過 反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。 </p><p>　　1.4 本課題擬解決的關(guān)鍵問題<

30、/p><p>　　本課題擬通過試驗(yàn)研究教室燈光的各種控制方案解決如下關(guān)鍵問題：</p><p>　　(1) 照明回路的控制回路與控制器本身的節(jié)能問題； </p><p>　　(2) 傳感器與教室燈配合安裝的問題； </p><p>　　(3) 環(huán)境光參數(shù)輸入采集問題 </p><p>　　(4) 人存在傳感

31、器參數(shù)輸入采集問題： </p><p>　　(5) 開、關(guān)燈的自動(dòng)與手動(dòng)兼容措施；</p><p>　　2．教室燈光控制器簡(jiǎn)介及控制方案的分析</p><p>　　2.1 教室燈光控制器簡(jiǎn)介</p><p>　　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)不開燈

32、,環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且有人存在時(shí)開燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來(lái)對(duì)教室燈進(jìn)行智能控制 可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。</p><p>　　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(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。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)控制方案的分析&l

33、t;/p><p>　　所研制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)?？梢詫?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)，還要按作息時(shí)間來(lái)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，改用遙控器或機(jī)械開關(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

34、性化運(yùn)行。 </p><p>　　本文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)到控制器自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的教室照明智能控制。</p><p>　　3．系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì) </p><p&

35、gt;　　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等經(jīng)常會(huì)園環(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。</p><p>　　3.1 控制模塊的硬件構(gòu)成</p><p>　　系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包括：系統(tǒng)供電模塊、硬件時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、環(huán)境光模塊、人體存在傳感器

36、模塊、遙控器模塊、遙控器接收模塊及超時(shí)報(bào)警模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示，</p><p>　　圖3-1 結(jié)構(gòu)框框圖</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要硬件電路</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主控電路</p><p>　　本系統(tǒng)的主控模塊主要采用ATMAL公司的AT89C2051作為主控芯片，AT89C2051是個(gè)低功耗，高性能

37、的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2KB的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128KB的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMAL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位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。AT89C2051只有20個(gè)引腳，15個(gè)I/O口（其中P1是個(gè)完整的8位雙向I/O口），2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙向串行通信口，1個(gè)模擬比較放大器。指令系統(tǒng)與MCS-51

38、系列完全兼容，除了沒有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器等擴(kuò)展功能外，他具有80C31片機(jī)所有的功能。其主要特點(diǎn)為：（1）MCS-51產(chǎn)品完全兼容；（2）2K字節(jié)可編程閃爍內(nèi)存；（3）編程次數(shù)可達(dá)1000次；（4）兩級(jí)程序加密防盜；（5）15個(gè)可編程I/O口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示，5個(gè)中斷源；（6）二級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)、全雙工串行口。正是因?yàn)锳T89C2051單片機(jī)具有上述特點(diǎn)，尤其是自帶FLASH存儲(chǔ)器，并且能夠有效擦

39、除1000次</p><p>　　AT89C2051的CPU有兩種節(jié)電工作方式既空閑和掉電方式，遙控器采用了空閑節(jié)電方式。當(dāng)CPU執(zhí)行完IDL=1（PCON.0=1）指令后,系統(tǒng)進(jìn)入了空閑工作方式,這時(shí)內(nèi)部始終不向CPU提供,而只共給中斷、串行口、定時(shí)器部分。</p><p>　　AT89C2051的P1是一組8位雙向I/O口，P1.2-P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和P1.1內(nèi)部無(wú)上

40、拉電阻。P1口輸出緩沖器可以吸收20mA電流并可以直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)P1口引入腳寫入“1”時(shí)可以作輸入端，當(dāng)引腳P1.2-P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051特殊功能，如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 P3口特殊功能</p><p>　　AT89C2051的P3口只有7個(gè)引腳，P3.6沒有引出。P3口的P3.0

41、-P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個(gè)雙向I/O口。P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口寫入“1”時(shí)，它們內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。</p><p>　　3.2.2 日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路</p><p>　　日光強(qiáng)度檢測(cè)模塊采用單片機(jī)作為控制處理核心，具有價(jià)格低、體積小等特點(diǎn)，滿足實(shí)際需求。傳感器選擇光敏電阻，用精密電阻

42、與之串聯(lián)分壓得到一電壓信號(hào)送給A／D 如圖3-2。為了減小模塊體積和降低成本，選擇低功耗、串行方式工作的TLC549作為A／D轉(zhuǎn)換器，其原理如圖3-3所示。</p><p>　　TLC549是采用IinCMOSTM技術(shù)并以開關(guān)電容逐次逼近原理工作的8位串行A／D芯片，可與通用微處理器、控制器通過I／O CLOCK、CS、DATA OUT三條口線進(jìn)行串行接口。TLC549具有4MHz的片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路

43、，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為17μs，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為40000次/s?？偸д{(diào)誤差最大為±0．5LSB，典型功耗值為6 mW。TLC549采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，由于其VREF-接地時(shí)，(VREF+)-(VREF-)≥1 V，故可用于較小信號(hào)的采樣，此外，該芯片還單電源3～6v的供電范圍?？傊?，TLC549具有控制口線少，時(shí)序簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價(jià)格便宜等特點(diǎn)，適用于低功耗袖珍儀器上的單路A/

44、D采樣，也可將多個(gè)器件并聯(lián)使用。它的工作原理是TLC549帶有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘與I／O CLOCK是獨(dú)立工作的，無(wú)需特殊的速度或相位匹配。當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸DATA OUT端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I／O CLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時(shí)使用多片TLc549時(shí)，共用I／OcLOCK，以減少多路(片)A／D使用時(shí)的I／</p><p>　　圖 3-2 A\D模塊</p><p>

45、;　　圖 3-3 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　3.2.3 熱釋電紅外人體檢測(cè)模塊電路</p><p>　　3.2.3.1人體存在傳感器的工作原理</p><p>　　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，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被

46、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、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、8-1411M三個(gè)被稱

47、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)紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。 </p><p>　　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： </p><p>　　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叫左右的紅外線通過

48、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)。</p><p>　　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。</p><p>　　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

49、爾濾光 片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。</p><p>　　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。</p><p>　　4) 一旦有人進(jìn)入探測(cè)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

50、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)。</p><p>　　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。 </p><p>　　人體傳感器透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖如圖3-4，</p><p>　　圖 3-4 信號(hào)采集敏感區(qū)</p><p>

51、;　　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。</p><p>　　3.2.3.2人體存在信號(hào)采集電路 </p><p>　　人體傳感器HP-208是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如

52、下：</p><p>　　(1) 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； </p><p>　　(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，直到人離開后才延時(shí)8秒 -15秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑?</p&g

53、t;<p>　　(3) 人體傳感器工作電壓寬為DC3V-DC24V；</p><p>　　(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米以內(nèi)； </p><p>　　(5) 其靜態(tài)電流小于50微安，功耗低； </p><p>　　(6) 工作溫度介于-15°和+700°之間，適應(yīng)性強(qiáng)；</p&

54、gt;<p>　　(7) 靈敏度高，可靠性強(qiáng)。</p><p>　　人體傳感器HP-208型號(hào)的正視圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖 3-5 人體傳感器HP-208型號(hào)</p><p>　　人體傳感器的1號(hào)引腳為電源信號(hào)端，3號(hào)引腳為地信號(hào)端，2號(hào)引腳為采集信號(hào)輸出端。在電路設(shè)計(jì)中，為了使人體傳感器的工作更加可靠，介于人體傳感器的信號(hào)引腳2與

55、地信號(hào)引腳3之間加一個(gè)6800PF的電容，另外人體存在傳感器的信號(hào)引腳2與單片機(jī)的P3.3引腳相連，P3.3引腳再接一個(gè)100ＫＱ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3-6.</p><p>　　圖3-6 人體傳感器電路圖</p><p>　　3.2.4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路</p><p>　　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

56、制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符合學(xué)校的作息時(shí)闖。比如晚間休息、假期等時(shí)聞段應(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。</p><p>　　3.2.4.1 硬件時(shí)鐘芯片的選取極其接口電路</p><p>　　傳統(tǒng)的時(shí)鐘芯片，如MCL46818、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DSL

57、302、DSL305、DSL307、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?？紤]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杌資源，本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS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OS1302的是串行通信方式，還可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。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)

58、償功能，工作電壓為2.5V-5V,DL302 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。而且本系統(tǒng)采用的DS1202只需三根線即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，體積小，使用簡(jiǎn)單，時(shí)鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，</p><p>　　可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能的時(shí)鐘芯片DS1202的引腳圖如圖3-7所示</p><p>　　圖

59、3-7 時(shí)鐘芯片DS1202的引腳圖</p><p>　　DS1302與單片機(jī)接口電路連接原理圖如圖3-8，其中Vcc2：外接3.6V可充電的鋰電池，為DS1032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DS1302 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DS1302供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由Vcc2給DS13

60、02供電，保持 時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。X和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通 過把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)P1.5引腳，進(jìn)行時(shí)鐘控制。數(shù)據(jù)輸入/輸出端I/O接單片機(jī)P1.6 引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　圖 3-8 DS1302與單片機(jī)接口電路連接原理圖</p><p>　　3.2

61、.4.2 硬件時(shí)鐘芯片的引腳功能極其工作原理</p><p>　　RST是復(fù)位/片選線，通過把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迸行操作．如果在傳送過程中RST置為低電平，就會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦?/p>

62、態(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥205V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。</p><p>　　硬件時(shí)鐘芯片DS1032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DS1032，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1

63、,指定RAM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，指定寫操作（輸入），D0=1，指定讀操作(輸出)。 在DS1032的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1032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)。DS1032與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組

64、態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為COH～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的 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DS1032 在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長(zhǎng)時(shí)間保證時(shí)鐘正常，最好選用小型充電 電池，以用老式電腦主板上的</p><p>　　3.2.5系統(tǒng)看門狗電路</p&

65、gt;<p>　　在單片機(jī)工作過程中，不可避免的回由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛，死機(jī)甚至照成整機(jī)癱瘓等情況，為了能夠恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用復(fù)位的方法。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)問題，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門電路，這樣的單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門狗將產(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。現(xiàn)在的MCU被集成了越來(lái)越多的功能，有的集成了看門狗，如

66、IMP813L。由于系統(tǒng)需要看門狗和EEPROM所以本硬件設(shè)計(jì)中使用美國(guó)XICOR公司生產(chǎn)的芯片X5045。</p><p>　　X5045具有三種功能：看門狗定時(shí)器，復(fù)位控制和EEPROM集成在單個(gè)8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能與高速三線非易失性存儲(chǔ)組合在一起，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)成本減少了系統(tǒng)并減少了對(duì)電路板空間的要求，X5045的引腳排列如圖3-9。</p><

67、p>　　圖 3-9 X5045的引腳排列</p><p>　　看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定的。如表格3-2狀態(tài)寄存器所示，X5045狀態(tài)寄存器共有6位有含義。其中WDI、WDO和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM得工作設(shè)置有關(guān)。</p><p>　　表3-2 狀態(tài)寄存器</p><p>　　WD1=0,WD0=0,預(yù)置時(shí)間

68、為1.4秒。</p><p>　　WD1=0,WD0=1，預(yù)置時(shí)間為0.6秒。</p><p>　　WD1=0，WD0=0,預(yù)置時(shí)間為0.2秒。</p><p>　　WD1=1,WD0=1,禁止看門工作。</p><p>　　看門狗電路的定時(shí)時(shí)間的長(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。</p

69、><p>　　本系統(tǒng)中X5045的硬件連接圖如圖3-10所示</p><p>　　圖 3-10 本系統(tǒng)中X5045的硬件連接圖</p><p>　　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，X5045有三種可編程看門狗周期，上電和VCC低于檢測(cè)門限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)，X5045輸出復(fù)位電平有

70、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AT89C52的復(fù)位端相連，看門狗能在電源上電、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)104秒的看門狗定時(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)程序跑飛貨進(jìn)入死循環(huán)等意外的發(fā)生。</p><p>　　X5045代表了新一代串行EEPROM的發(fā)展趨勢(shì)，它的運(yùn)

71、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)品開發(fā)周期。</p><p>　　3.2.6 遙控鍵盤管理模塊電路</p><p>　　紅外遙控鍵盤是目前使用最廣泛的一種遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其他小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等

72、環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅可靠而且能有效地隔離電氣干擾。我們采用市場(chǎng)上很容易就能買到，且信號(hào)較穩(wěn)定的JVC：RM-C457型號(hào)遙控器作為燈光控制的鍵盤。</p><p>　　3.2.6.1 紅外遙控?cái)?shù)據(jù)流的編碼結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，信號(hào)的碼流絕大多數(shù)采用“重復(fù)”發(fā)送方式，但其重復(fù)規(guī)則有所不同，可概括為以下幾種：</p><p>　

73、　簡(jiǎn)單重復(fù)方式，即將數(shù)碼進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)發(fā)送；</p><p>　　有引導(dǎo)碼的數(shù)據(jù)重復(fù)方式，引導(dǎo)碼主要是為了保證接收同步；</p><p>　　重復(fù)碼方式，為了降低功耗，第一組數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，每隔一定時(shí)間僅發(fā)出一個(gè)窄脈沖，稱為重復(fù)碼；</p><p>　　3.2.6.2 紅外遙控?cái)?shù)據(jù)流的識(shí)別</p><p>　　選用遙控器鍵盤的時(shí)候，原本我們并不

74、知道其具體的編碼規(guī)則及數(shù)據(jù)碼流。本人采用顧偉電子實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的GDS-815/820/840系列的數(shù)字儲(chǔ)存示波器，來(lái)采集遙控器發(fā)出的鍵碼信號(hào)并總結(jié)碼流方式，以備遙控器的軟件設(shè)計(jì)使用。</p><p>　　每個(gè)鍵的信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)如表3-3，X1表示引導(dǎo)碼的寬度，X2表示識(shí)別碼和數(shù)據(jù)碼的總寬度，其寬度單位為 ms。由表中數(shù)據(jù)可以計(jì)算出X1的平均值為16.3ms。</p><p>　　表3-3

75、 每個(gè)鍵的信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)單位：ms</p><p>　　由此可知當(dāng)一個(gè)鍵被按下延遲40ms時(shí)，這40ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼（16.3ms）和一個(gè)16位數(shù)據(jù)碼（23.35ms）組成。如果按鍵下超過40ms仍不松開，接下來(lái)發(fā)射重復(fù)代碼，仍為一個(gè)起始碼（16.3ms）和一個(gè)16位數(shù)據(jù)碼（23.35ms）組成。</p><p>　　采用脈寬制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期

76、為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms，周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制“1”。解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，由示波器采集的信號(hào)及位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為1.68ms，所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，早開始延時(shí)0.56ms，諾讀到電平為低、說(shuō)明該位為

77、“0”，反之則為“1”。</p><p>　　遙控器的數(shù)據(jù)流識(shí)別后，就為遙控器的軟件設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。本系統(tǒng)采用微機(jī)一體化紅外接頭，適合各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外線接收器其紅外線接收器如圖3-11。此紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，只是焊上一個(gè)10mf的濾波電容，可以使接收器工作更可靠。遙控器信號(hào)的接收模塊與單片機(jī)的連接如圖3-12，ceiptl有三個(gè)引腳，為接收器的引腳。

78、接收器輸出端外接單片機(jī)的P3.2端口，便于遙控信號(hào)采集。</p><p>　　圖 3-11 紅外線接收器</p><p>　　圖 3-12 遙控器信號(hào)的接收模塊與單片機(jī)的連接</p><p>　　3.2.7 超時(shí)報(bào)警電路</p><p>　　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，教室里沒人而燈還亮著，導(dǎo)致教室燈工作超

79、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)期間開燈時(shí)間過長(zhǎng)，致使教室燈工作超時(shí)于是本系統(tǒng)超時(shí)報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出聲音，提醒學(xué)生該休息或必須改用遙控器手動(dòng)方式來(lái)控制燈了。</p><p>　　本系統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)警的電路如圖3-13所示。單片機(jī)的P3.4端口外加一個(gè)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(dāng)P

80、3.4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)蜂鳴發(fā)出聲音以示教室燈工作超時(shí)，若P3.4端口為高電平時(shí)，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。</p><p>　　圖 3.13 超時(shí)報(bào)警的電路</p><p>　　3.2.8 系統(tǒng)供電電路</p><p>　　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

81、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，在經(jīng)一只正在正輸出穩(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3-14。</p><p&g

82、t;　　圖 3-14 供電原理圖</p><p>　　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的備用電源。</p><p>　　4 控制模塊軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)</p><p>　　在單片機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上相

83、應(yīng)的軟件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。用戶軟件的開發(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的確定后，程序軟件就可以完全獨(dú)立的進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)。</p><p>　　本控制軟件的模塊主要包括：系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及系統(tǒng)功能鍵。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊</p><p>　　監(jiān)控主程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，其外圍模塊一般都需

84、要經(jīng)過監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)其在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。監(jiān)控主程序接受和分析來(lái)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。</p><p>　　本系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊包括對(duì)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，實(shí)時(shí)中斷處理等。其監(jiān)控主程序流程圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 監(jiān)控主程序流程圖</p><p>　

85、　4.1.1系統(tǒng)自檢初始化</p><p>　　系統(tǒng)自檢初始化是保證整個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的重要條件，系統(tǒng)價(jià)電復(fù)位后，直接進(jìn)入自檢初始化程序，完成系統(tǒng)的自檢初始化的自檢及初始化。初始化過程主要是對(duì)一些控制器、數(shù)據(jù)區(qū)和外部芯片進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置和定義。本系統(tǒng)中自檢初始化主要指接口芯片的檢測(cè)芯片內(nèi)部設(shè)定參數(shù)的初始化內(nèi)部寄存器的初始化。</p><p>　　接口芯片的檢測(cè)主要檢查各芯片是否已處

86、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)置開機(jī)時(shí)的界面，檢查硬件時(shí)鐘DS1302是否處于更換新品后初次使用為起振狀態(tài)，還是處于備用電源供電震蕩保持狀態(tài)，檢測(cè)環(huán)境光是如何影響光采集電路輸出信號(hào)等。</p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)部寄存器初始化主要是指數(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(chǔ)器的入口地址0

87、000單元，程序狀態(tài)字寄存器PSW清零，片內(nèi)部存儲(chǔ)器選擇1區(qū)工作寄存器，用戶標(biāo)志位F0為0狀態(tài)，堆指針SP指向07H，其他定時(shí)器、中斷允許寄存器IE累加器ACC等皆為00H。</p><p>　　4.1.2 定時(shí)中斷處理</p><p>　　定時(shí)中斷時(shí)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)值已滿的終端，內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)器可以對(duì)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)，計(jì)數(shù)器的溢

88、出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，去置位定時(shí)器溢出標(biāo)位，向單片機(jī)的CPU申請(qǐng)中斷。</p><p>　　定時(shí)中斷為周期中斷，每隔一定的時(shí)間會(huì)中斷一次。本系統(tǒng)中設(shè)定的定時(shí)中斷主要用來(lái)構(gòu)成多任務(wù)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，無(wú)需對(duì)斷點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，可以直接進(jìn)行多任務(wù)時(shí)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(dòng)有關(guān)的任務(wù)就緒。該定時(shí)中斷處理程序框圖如圖4-2所示。</p><p>　　本系

89、統(tǒng)還采用了外部中斷，此外部中斷主要用來(lái)判斷是否有遙控器信號(hào)，若有，就采集下來(lái)并加以處理；若無(wú)，則返回到主循環(huán)。</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集模塊</p><p>　　本系統(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)的采集放置多任務(wù)模塊中實(shí)施定時(shí)采集。</p><p>　　4.2.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)</p>&l

90、t;p>　　本系統(tǒng)考慮到環(huán)境觀足夠亮?xí)r，無(wú)論有否人體存在都不應(yīng)該開燈；而環(huán)境光不夠亮?xí)r，有人體存在才開燈，無(wú)人體存在不開燈。本系統(tǒng)邏輯定義為環(huán)境光亮?xí)r為二進(jìn)制的“0”，暗時(shí)為“1”，人體存在為“1”，人體不存在為“0”，開燈為“0”，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4-1。</p><p>　　表4.1 環(huán)境與人的關(guān)系</p><p>　　上表數(shù)據(jù)表

91、明可將環(huán)境光參數(shù)與人體存在參數(shù)相與門操作，又由于繼電器是低電平驅(qū)動(dòng)，多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，及可得到教室燈的狀態(tài)，其軟件程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　；Function: BodySensor and light to port365</p><p>　　DsSensLight:Mov c,port33 ;Signal of Senso

92、r</p><p>　　Anl c,port37</p><p>　　C c ;have person and no light</p><p>　　Mov port35,c ;on relay 1</p><p>　　Mov port36,c ;on relay 2&l

93、t;/p><p>　　Jnc sensout ;delay 5 minute</p><p>　　Sensout: ret</p><p>　　4.2.2 人體存在傳感器的安裝要求</p><p>　　人體存在傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系，正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：</p>

94、<p>　　人體存在傳感器應(yīng)離空調(diào)地面2.0-2.2米。</p><p>　　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。</p><p>　　人體存在傳感器探測(cè)范圍內(nèi)部得隔屏，家具，大型盆景等。</p><p>　　人體存在傳感器不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣擾動(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，人體存在傳感器也不要安裝在有強(qiáng)

95、氣流活動(dòng)的地方。</p><p><b>　　4.3 時(shí)鐘模塊</b></p><p>　　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D1302處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)才對(duì)其進(jìn)行初始化啟動(dòng)的始終。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302的初始化極其讀寫程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要遵循其時(shí)序要求。</p><p>　　4.3.1時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)&l

96、t;/p><p>　　對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖如圖4-4所示</p><p>　　圖4-4 DS1302進(jìn)行讀寫的程序流程圖</p><p>　　在對(duì)DS1302進(jìn)行操作時(shí)，讀出的數(shù)據(jù)為BCD碼，同樣在寫操作時(shí)，寫入的數(shù)據(jù)也必須為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，以便與系統(tǒng)其他數(shù)據(jù)在比較時(shí)相對(duì)應(yīng)。本系統(tǒng)中，設(shè)定的時(shí)間參數(shù)一

97、般都為二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)，故程序中進(jìn)行二進(jìn)制與BCD碼之間的轉(zhuǎn)換，其相互轉(zhuǎn)換程序如下：</p><p>　??；二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼</p><p>　??；Function: DisTmeBCD</p><p>　　DisTimeBCD: Mov A,@RO</p><p>　　AnL A,#OFH</p><

98、;p>　　Mov @R1,A</p><p><b>　　Inc R1</b></p><p>　　Mov A,@RO</p><p><b>　　Swap A</b></p><p>　　An1 A,@ofh</p><p>　　Mov @R1,

99、A</p><p><b>　　Inc R1</b></p><p><b>　　Inc R0</b></p><p><b>　　Ret</b></p><p>　　;BCD碼轉(zhuǎn)換二進(jìn)制</p><p>　　；Function: DisTi

100、meHex</p><p>　　DisTimeHEX: Mov A,@RO</p><p>　　Mov B,#10</p><p><b>　　Div AB</b></p><p>　　Mov @R1,B</p><p><b>　　Inc R1<

101、/b></p><p>　　Mov @R1,A</p><p><b>　　Inc R1</b></p><p><b>　　Inc R0</b></p><p><b>　　Ret</b></p><p><b>　　

102、4.4 系統(tǒng)鍵功能</b></p><p>　　4.4.1 遙控鍵盤</p><p>　　鍵盤是系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)設(shè)備應(yīng)用最廣泛的一種，它也是人機(jī)交互對(duì)話。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作的重要通道，操作者的許多操作意圖是通過鍵盤來(lái)輸入。本系統(tǒng)鍵盤不多的情況下采用中斷方式，把鍵盤信號(hào)采集放在中斷程序中除了，鍵盤的功能放在任務(wù)操作模式中完成。</p><p>　　其紅外線遙控器解

103、碼的中斷子服務(wù)子程序如下所示：</p><p>　?。篎unction: controller Interrupt</p><p>　　Jntoentry:Jb KeyGetF,IntQ</p><p>　　Jb Keypress,IntQ</p><p>　　Push ACC</p

104、><p>　　Push PSW</p><p>　　Mov GetKey+1,THO</p><p>　　Mov GetKey,TLO</p><p>　　Mov THO,#00H</p><p>　　Mov TLO,@00H</p>&

105、lt;p>　　CLr C</p><p>　　Mov A,GetKey+1</p><p>　　Subb A,#Guide</p><p>　　JnC IntoEnd</p><p>　　Clr C</p><p>　　Mov

106、 A,GetKey+1</p><p>　　Subb A,#Guide</p><p>　　Jnc IntoEnd</p><p>　　Clr C</p><p>　　Mov A,GetKey</p><p>　　Subb A,@Zerol&l

107、t;/p><p>　　Mov A,GetKey+1</p><p>　　Subb A,#ZeroH</p><p>　　Cpl C</p><p>　　Mov KeyBuf+1,A</p><p>　　Jc Int00cut</p>

108、<p>　　Xrl A,#03H</p><p>　　Jnz Int0End</p><p>　　Mov A,KeyBuf</p><p>　　Subb A,#20H</p><p>　　Mov KeyGet</p><p>　

109、　Setb KeyGetf</p><p>　　Setb Keypress</p><p>　　Mov secl0time5,#Keyyime</p><p>　　Clr lightF</p><p>　　intoEnd: Mov KeyBuf,#7FH</p>

110、<p>　　Mov KeyBuf+1,#0FFH</p><p>　　Int00ut: POP PSW</p><p>　　POP ACC</p><p><b>　　RetI</b></p><p>　　上面程序可以把遙控器要使用的紅外遙控器每一個(gè)按鍵的按值讀出來(lái)，并且通過數(shù)碼管將鍵值顯示