基于藍(lán)牙控制的燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(完整資料)

基于藍(lán)牙控制的燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

基于藍(lán)牙控制的的燈光控制系統(tǒng)基于藍(lán)牙控制的燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）第一章功能描述1、本設(shè)計(jì)采用藍(lán)牙作為上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信方式，本設(shè)計(jì)使用手機(jī)APP作為上位機(jī)控制下位機(jī)（單片機(jī)）。2、采用ＤS1３02時(shí)鐘芯片,通過(guò)開發(fā)板上的數(shù)碼管顯示時(shí)分秒,即使斷開電源，ＤＳ130２芯片中的時(shí)間也會(huì)正常走，不需要重復(fù)寫入時(shí)間。３、手機(jī)連接藍(lán)牙后，手機(jī)APＰ可以控制LEＤ燈顯示紅綠藍(lán)三種顏色，還可以向單片機(jī)發(fā)送LＥD燈亮的時(shí)間以及燈滅的時(shí)間.4、當(dāng)燈亮的時(shí)候，可以通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)燈光亮度也就是PWM調(diào)光。在燈光開啟之前以及燈滅之后ＰWM調(diào)光按鍵無(wú)效。第二章下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)思路以及原理本設(shè)計(jì)使用了STＣ１２C5A60S２單片機(jī)、數(shù)碼管、HC-０５藍(lán)牙模塊、LEＤ彩燈、ＤS1３0２時(shí)鐘模塊。２。1單片機(jī)程序設(shè)計(jì)單片機(jī)部分程序設(shè)計(jì)主要包括定時(shí)器0和定時(shí)器1以及串口部分程序設(shè)計(jì)2。1．1定時(shí)器以及ＰWM調(diào)光部分程序設(shè)計(jì)定時(shí)器主要用到了定時(shí)器0以及定時(shí)器1，在本設(shè)計(jì)中有一項(xiàng)功能是PWM調(diào)光功能，由于單片機(jī)沒(méi)有PWM模塊，所以在本設(shè)計(jì)中我們采用定時(shí)器0來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)PＷＭ的功能，其中定時(shí)器0的初始化程序如下所示。vｏidTｉｍer0Iｎｉt(）｛?TＭＯＤ=0x02;/／定時(shí)器0，工作模式２，8位定時(shí)模式?TH0=2１0;／/寫入預(yù)置初值(取值1－25５，數(shù)越大ＰＷM頻率越高） ＴＬ0=2１0;／/寫入預(yù)置值（取值1—255，數(shù)越大PWM頻率越高）?ＴR0=１;//啟動(dòng)定時(shí)器０ PWM_Ｔ=0;｝ｖoｉdtiｍｅr0()inｔｅrrupt1｛?t+＋;/／每次定時(shí)器溢出加1 if(ｔ＝=250)//PＷＭ周期1００個(gè)單位 ｛t=0；//使t=0，開始新的PWM周期 P1=0x07&Ｐ1；//輸出端口｝?if(PWM＿Ｔ＝＝ｔ）//按照當(dāng)前占空比切換輸出為高電平 {Ｐ１=0xf8|P１；}}這一部分程序主要是讓單片機(jī)每個(gè)45微秒進(jìn)入一次定時(shí)器0中斷,其中ｔ每隔4５微秒加一次,計(jì)數(shù)到２50的時(shí)候重新置零，并讓Ｐ1的高五位置零,也就是亮度達(dá)到最大。PWＭ_Ｔ是調(diào)節(jié)占空比的，初始值是0,是通過(guò)按鍵控制ＰWM＿Ｔ數(shù)值的增加與減少的。當(dāng)PWM_T的數(shù)值與t相等的時(shí)候?qū)ⅲ?的高五位置為高電平.定時(shí)器１部分程序設(shè)計(jì)如下所示voiｄTimer1Ｉｎiｔ(vｏid) ?//timer1初始化程序｛ TMＯＤ＆=０ｘ0F；??//設(shè)置定時(shí)器模式?TMＯＤ｜＝０ｘ１0;??//設(shè)置定時(shí)器模式 TＬ1＝0x００；??/／設(shè)置定時(shí)初值 TH1=0ｘEE;? ／/設(shè)置定時(shí)初值?TF1=0; ?／/清除ＴF1標(biāo)志 TR1=1； ?／/定時(shí)器1開始計(jì)時(shí)｝vｏidｔimeｒ1(）intｅrrupt3{ TL1=0x00；? //設(shè)置定時(shí)初值?TH1=0xEE； //設(shè)置定時(shí)初值 keyscan(）； t1++;?if(t1=＝10０)?｛ wｒite_1302（０ｘ8ｅ，0x00）; hour=rｅaｄ＿１3０2（0ｘ85）； ? ｍinuｔe=reａd_1302（０x8３)；????ｓecｏnd=reａd_13０2(０x8１)； ??write_1302(0x8e,０x80)；?? t1=0;?}//?if（t1=＝20)t＝0;}定時(shí)器１設(shè)置每5ms進(jìn)入一次中斷，進(jìn)入中斷之后先重裝初值，然后進(jìn)行按鍵掃描,本設(shè)計(jì)中只用到了獨(dú)立按鍵,所以只需要掃描兩個(gè)按鍵就行了。沒(méi)進(jìn)入一次t1就加1，當(dāng)t1等于100的時(shí)候也就是５00ms的時(shí)候讀取一次DS１302的時(shí),分，秒。因?yàn)椋模?302的時(shí)，分，秒三個(gè)變量每隔一秒種才變化一次，所以每個(gè)500ｍｓ讀取一次是比較節(jié)省資源的做法，而且可以保證數(shù)據(jù)讀取無(wú)誤。2。１。2串口部分程序設(shè)計(jì)voidsend＿daｔａ(uchaｒbyｔｅ）//串口發(fā)送函數(shù)｛ SBUF=byte； ｗhile（!TI)； TＩ=0; }voidUａrtInｉt（voｉｄ）? //串口初始化baｕd=9６00；｛ ＰCＯN&=０x７F； ?//波特率不倍速 SCＯN=０x50；? //8位數(shù)據(jù),可變波特率 AUXR＆=0xFB；??／／獨(dú)立波特率發(fā)生器時(shí)鐘為Fｏsｃ/1２，即１2T?BRT=０ｘFD； ／/設(shè)定獨(dú)立波特率發(fā)生器重裝值 ＡUＸR｜=０x01；??//串口1選擇獨(dú)立波特率發(fā)生器為波特率發(fā)生器?AUＸＲ|=０x10；??/／啟動(dòng)獨(dú)立波特率發(fā)生器｝由于本設(shè)計(jì)中兩個(gè)定時(shí)器都用到了,所以我們無(wú)法使用定時(shí)器作為波特率發(fā)生器,本設(shè)計(jì)中使用的是ＳＴC12C５A(chǔ)6０Ｓ2單片機(jī),內(nèi)部含有獨(dú)立波特率發(fā)生器BＲT，所以本設(shè)計(jì)使用獨(dú)立波特率發(fā)生器。設(shè)置波特率9６０0。本設(shè)計(jì)中串口發(fā)送程序是單片機(jī)測(cè)視的時(shí)候使用的，是為了直觀的看到上位機(jī)與下位機(jī)之間通信的內(nèi)容。2。2通信協(xié)議部分程序設(shè)計(jì)由于上位機(jī)與下位機(jī)之間每次通信的內(nèi)容有很多字節(jié),所以手機(jī)和單片機(jī)之間使用藍(lán)牙通信必須按照一定的協(xié)議，這樣才能成功的將數(shù)據(jù)打包,數(shù)據(jù)打包完成之后，我們才能夠正確的區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型,區(qū)分出該數(shù)據(jù)是切換LED顏色的還是LED的定時(shí)開關(guān)時(shí)間。voiｄuarｔ(）interrｕpt4//串口中斷{ ｉf(RI）?{??RI＝0； reｃ_ｄａt(yī)a=ＳBUF；??if（k=＝１)? {shｕｚu[i］=rec_data；i++；if（i==6）i=0，k＝0;?｝ ?ｉf(rｅｃ_ｄata==０xee）k=1； ｝｝ｖｏidrsckongzhi(）串口數(shù)據(jù)處理｛ switch(ｓｈuｚu[0］） ｛? case１：??? if（ｓhｕzｕ［１]==1）｛Ｐ2５=1；P24=０;Ｐ22=0;red=1；｝? ? ｅｌsｅif（shuzu［１］==2）{Ｐ25=0;P２4＝1;P２2=0；gｒeen＝１；｝? eｌseif(shuzu［１]==4){Ｐ25=0;P24=0；P２2=１；bｌuｅ=1;} cａse3： oｎshi=sｈuzｕ［2]; ｏnｓhi=ZhuanHuaｎ（ｏｎshi)； ?? onfeｎ=ｓｈuｚu［3]; ｏnfen=ＺｈuａnHuan(onfeｎ)； ?offsｈi=shuzu［4］；?oｆfshi=ZhｕaｎHuaｎ(ｏfｆsｈi）；????offfｅn＝shｕzu［5]；?offfen=ZhuaｎHuan（offfｅn）; ｝}串口中斷里面的內(nèi)容是把0Xeｅ當(dāng)作一包數(shù)據(jù)的識(shí)別碼，當(dāng)我們檢測(cè)到0XEE的時(shí)候也就找到了一包數(shù)據(jù)的開頭.不過(guò)我們將０XＥE后面的六個(gè)字節(jié)的內(nèi)容放進(jìn)數(shù)組里面。我們使用rskongzhｉ函數(shù)對(duì)數(shù)組里面的內(nèi)容進(jìn)行處理，當(dāng)檢測(cè)到ｓhuzu［0］是1的時(shí)候就說(shuō)明他是燈管顏色切換信息,然后我們?cè)賹?duì)ｓhuzu［1]進(jìn)行判斷，如果shｕzu[1]是１，則是紅燈亮；如果shuzu［１]是2，則是綠燈亮；shuzｕ［2］是4，則是藍(lán)燈亮.如果shuzu［0]是３，就代表該信息是LED定時(shí)開關(guān)信息。此時(shí)我們分別將sｈuzu［2]到sｈuzu[5］分別賦值給ｏnsｈi，oｎfen，ｏffｓhi,offfeｎ。然后while循環(huán)中不斷地對(duì)比實(shí)時(shí)時(shí)間和定時(shí)開關(guān)時(shí)間，當(dāng)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)間與定時(shí)開時(shí)間相等的時(shí)候就將PWM_T值賦為250,也就是占空比為百分之百，同時(shí)開定時(shí)器中斷。當(dāng)定時(shí)關(guān)時(shí)間與實(shí)時(shí)時(shí)間相等的時(shí)候?qū)ⅲ蹋牛臒粢_電平拉高（ＬED燈是共陽(yáng)的），關(guān)定時(shí)器中斷。2。3ＤＳ1３02時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)由于DS１302讀寫程序過(guò)多，所以我在這里就不顯示讀寫程序了，只對(duì)其原理進(jìn)行介紹其讀取時(shí)序圖如上所示對(duì)于數(shù)據(jù)寫入：開始的8個(gè)SCLK周期,輸入寫命令字節(jié)，數(shù)據(jù)字節(jié)在后８?jìng)€(gè)SCLＫ周期的上升沿輸入。數(shù)據(jù)輸入位0開始。對(duì)于數(shù)據(jù)讀?。洪_始的８?jìng)€(gè)SCLＫ周期，輸入一個(gè)讀命令字節(jié)，數(shù)據(jù)字節(jié)在后8個(gè)ＳCＬＫ周期的下降沿輸出。注意,第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的第一個(gè)下降沿發(fā)生后，命令字的最后一位被寫入命令字節(jié)的最后一位被寫入。當(dāng)CE仍為高時(shí)。如果還有額外的SCＬＫ周期，ＤS1302將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié),這使DS1３02具有連續(xù)突發(fā)讀取能力。第三章AＰP軟件制作３。１開發(fā)軟件介紹易安卓，ＥasyFｏrＡｎdrｏid,簡(jiǎn)稱Ｅ4A，是國(guó)內(nèi)首款中文可視化安卓應(yīng)用開發(fā)工具。E４Ａ的核心編譯器和支持庫(kù)擴(kuò)展自谷歌開源的Sｉｍpｌe項(xiàng)目。編程者使用的是中文編程語(yǔ)言，可以在沒(méi)有ｊava編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)上快速實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的安卓手機(jī)APＰ的開發(fā)。本AＰP軟件的設(shè)計(jì),主要實(shí)現(xiàn)了手機(jī)連接HＣ—05藍(lán)牙模塊，通過(guò)三個(gè)按鍵分別控制三個(gè)不同顏色的燈的開關(guān),通過(guò)窗口切換,定時(shí)控制燈的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間。在藍(lán)牙連接成功后能夠進(jìn)入主窗口，在主窗口有三個(gè)控制燈光的按鈕，小組成員的介紹標(biāo)簽，AＰP軟件的標(biāo)題。其中按鈕定時(shí)設(shè)置，點(diǎn)擊之后能夠進(jìn)入定時(shí)設(shè)置的界面，此界面可以輸入燈光定時(shí)的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的定時(shí)控制．３。2軟件整體設(shè)計(jì)軟件的整體設(shè)計(jì)主要包括設(shè)計(jì)的思路,整體的框架，內(nèi)容的布局等等。軟件設(shè)計(jì)思路從實(shí)現(xiàn)的功能出發(fā),主要包括了藍(lán)牙搜索的顯示界面,主窗口和時(shí)鐘窗口.其中主窗口主要用來(lái)顯示APP功能標(biāo)題,小組成員介紹標(biāo)簽,三個(gè)顏色燈光的控制按鈕,窗口切換提示標(biāo)簽,定時(shí)設(shè)置切換窗口按鈕等等。登陸的顯示界面主要用于顯示搜索到的藍(lán)牙設(shè)備，點(diǎn)擊藍(lán)牙設(shè)備便可以實(shí)現(xiàn)連接設(shè)備．界面有兩個(gè)按鈕，分別是搜素設(shè)備和停止搜索,點(diǎn)擊搜索設(shè)備,即可顯示當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的藍(lán)牙設(shè)備名稱，點(diǎn)擊藍(lán)牙便可以實(shí)現(xiàn)連接,如果藍(lán)牙連接成功,便可以進(jìn)入主窗口界面,點(diǎn)擊定時(shí)設(shè)置按鈕，能夠進(jìn)入定時(shí)窗口界面.定時(shí)窗口界面主要有標(biāo)簽定時(shí)設(shè)置，輸入開關(guān)開的定時(shí)時(shí)間，開關(guān)關(guān)閉的定時(shí)時(shí)間，以及保存并發(fā)送的按鈕,如果點(diǎn)擊了這個(gè)按鈕,便可以將輸入的時(shí)間設(shè)置按照規(guī)定的協(xié)議發(fā)送給單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的定時(shí)控制。軟件的操作流程圖如下圖3-1所示.圖3－１軟件操作流程圖3．３軟件編程設(shè)計(jì)軟件的編程采用的是中文的編程方法,通過(guò)模塊化編程實(shí)現(xiàn)整個(gè)APＰ的功能調(diào)用.其中軟件的模塊主要分為主窗口,登陸設(shè)備窗口，定時(shí)窗口.3.3．1登陸窗口編程設(shè)計(jì)在登陸設(shè)備窗口，主要是藍(lán)牙的搜索顯示和連接.其代碼如下:事件按鈕_搜索設(shè)備．被單擊（)列表框1．清空項(xiàng)目（)?藍(lán)牙1.搜索設(shè)備()’搜索設(shè)備?彈出提示(”正在搜索”）結(jié)束事件事件按鈕_停止搜索．被單擊()藍(lán)牙1。停止搜索(）結(jié)束事件事件藍(lán)牙1．發(fā)現(xiàn)設(shè)備(設(shè)備名稱為文本型,設(shè)備地址為文本型,是否已配對(duì)為邏輯型）列表框１．添加項(xiàng)目(設(shè)備名稱＆"”＆設(shè)備地址＆”＂&是否已配對(duì))結(jié)束事件上述代碼分別為藍(lán)牙的搜索,停止搜索以及藍(lán)牙的正確連接。ＡPＰ的登陸界面如下圖3-2所示。3－２登陸界面3.３。２主窗口代碼編程如果AＰＰ成功連接了藍(lán)牙設(shè)備，便可以自動(dòng)進(jìn)入主窗口界面。主窗口主要有三個(gè)燈光控制按鈕，一個(gè)定時(shí)設(shè)置窗口切換按鈕，小組成員顯示標(biāo)簽和AＰP主題標(biāo)簽。其中按鈕的操作是窗口的重點(diǎn),其代碼如下：事件按鈕_開關(guān)１．被單擊（） '開關(guān)控制的命令為：eｆｅe(cuò)01開關(guān)控制00０00０００ ’開關(guān)控制為8個(gè)二進(jìn)制各為1為相對(duì)應(yīng)的開關(guān)藍(lán)牙結(jié)束事件事件按鈕_開關(guān)2．被單擊（）藍(lán)牙結(jié)束事件事件按鈕_開關(guān)３。被單擊（）藍(lán)牙結(jié)束事件通過(guò)定義三個(gè)按鈕的發(fā)送協(xié)議,當(dāng)單片機(jī)通過(guò)串口接收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的讀取,便可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)燈光的控制.協(xié)議的定義見如下編程代碼:事件主窗口。切換完畢（）?’判斷設(shè)置需重刷新窗口控件 如果讀取設(shè)置("傳保存參數(shù)")="1”則? 保存設(shè)置（＂傳保存參數(shù)”,＂0”) 結(jié)束如果?’判斷是否為定時(shí)設(shè)置保存，如是就發(fā)送串口命令?如果讀取設(shè)置(”傳保存參數(shù)＂)="2"則 ?'定時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送命令為EＦEE03狀態(tài)開時(shí)開分關(guān)時(shí)關(guān)分 藍(lán)牙１．發(fā)送數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制到字節(jié)集(”fｅe(cuò)e03＂&讀取設(shè)置("定時(shí)使能”）&讀取設(shè)置(”定時(shí)開時(shí)")&讀取設(shè)置（"定時(shí)開分＂)&讀取設(shè)置（”定時(shí)關(guān)時(shí)＂）&讀取設(shè)置（”定時(shí)關(guān)分＂）))＇發(fā)送消息? 保存設(shè)置（"傳保存參數(shù)”，"0"） 結(jié)束如果結(jié)束事件主窗口的界面設(shè)計(jì)如下圖3－3所示。圖3-3主窗口界面如果點(diǎn)擊了定時(shí)設(shè)置的按鈕，便可以進(jìn)入開關(guān)定時(shí)設(shè)置按鈕,窗口的切換代碼如下所示.事件按鈕_定時(shí)設(shè)置。被單擊（)?變量臨時(shí)文本為文本型 臨時(shí)文本＝字節(jié)集到十六進(jìn)制（串口數(shù)據(jù)組合）?’由于沒(méi)有全局參數(shù)，所以在這增加保存設(shè)置 保存設(shè)置(”定時(shí)使能＂,取文本中間（臨時(shí)文本，14,2））?保存設(shè)置(＂定時(shí)開時(shí)”,取文本中間（臨時(shí)文本,16，２））?保存設(shè)置(＂定時(shí)開分”，取文本中間(臨時(shí)文本,１8，2）)?保存設(shè)置（”定時(shí)關(guān)時(shí)”，取文本中間(臨時(shí)文本,2０,2）)?保存設(shè)置（"定時(shí)關(guān)分”,取文本中間(臨時(shí)文本，22，2））如果讀取窗口（＂窗口2")＝空則?保存窗口(”窗口２＂，創(chuàng)建窗口2）?結(jié)束如果?切換窗口（讀取窗口（"窗口2")）結(jié)束事件如果點(diǎn)擊定時(shí)按鈕之后，便可以切換至開關(guān)定時(shí)設(shè)置窗口，窗口的設(shè)計(jì)如下圖3—4所示：圖3—4定時(shí)開關(guān)設(shè)置界面如上圖所示,當(dāng)需要輸入開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間的時(shí)候，便會(huì)調(diào)用系統(tǒng)的數(shù)字輸入，從而能夠輸入開關(guān)的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間．實(shí)現(xiàn)開關(guān)的定時(shí)操作.３。4軟件測(cè)試軟件的調(diào)試通過(guò)軟件的編譯,如果編譯成功，便會(huì)生成APK文件,從而能夠在手機(jī)端安裝.通過(guò)連接藍(lán)牙，用串口助手接收手機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)格式是否正確，便可以測(cè)試手機(jī)APP是否能夠正常工作．本系統(tǒng)采用的串口助手是SＴC官方網(wǎng)站提供的ＩSP軟件，軟件的操作界面如下圖３－5所示．圖3-5串口助手操作界面通過(guò)設(shè)置與藍(lán)牙相同的波特率,便可以實(shí)現(xiàn)接收手機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，在發(fā)送的數(shù)據(jù)中,均采用1６進(jìn)制的數(shù)據(jù)發(fā)送.第四章系統(tǒng)軟硬件測(cè)試4．１系統(tǒng)硬件連接圖4－１燈光控制系統(tǒng)硬件連接圖4。2燈光顏色控制當(dāng)手機(jī)APP通過(guò)藍(lán)牙與單片機(jī)連接成功后,我們可以通過(guò)APP上相應(yīng)的調(diào)色功能按鍵實(shí)現(xiàn)ＬED燈在紅綠藍(lán)三種顏色之間的切換，三種燈光顏色的顯示效果如圖４—2的（ａ)、（b)、（ｃ）所示。（ａ)（b)（c）圖4-2(a，b,c）LＥD燈分別顯示紅色、綠色和藍(lán)色４．3燈光定時(shí)控制選擇手機(jī)APP上的定時(shí)功能,可以使LEＤ燈在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)亮,達(dá)到燈光的定時(shí)效果，演示效果如圖４—3所示。我們?cè)O(shè)置的是1０點(diǎn)17分開燈，10點(diǎn)18分光燈，其開燈之前,開燈之后,以及關(guān)燈之后如圖4-3(ａ，b，ｃ所示)ａbc圖4—３(a，b，c）燈光的定時(shí)調(diào)節(jié)效果圖４.4燈光亮度控制采用PWM調(diào)光技術(shù)，通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)占空比,可以實(shí)現(xiàn)燈光亮度的調(diào)節(jié).硬件設(shè)計(jì)中,當(dāng)燈光開啟后，我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)的兩個(gè)按鍵（亮度加強(qiáng)/減弱)控制燈光實(shí)際的顯示亮度。具體的效果如圖4-４所示。圖4-４燈光亮度調(diào)節(jié)效果圖智能儀器儀表綜合實(shí)訓(xùn)題目基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)電子信息工程班級(jí)(儀器儀表)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成時(shí)間：目錄HYPEＲＬIＮK\l＂＿一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)"一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)－-—－—－—--－—--－-－--——－-－-——－-－—--－－—－-－--—－--—--—－-第1頁(yè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案—-———-—--——－--－-－--－－—-－－———－-——－-———－—第1頁(yè)ＨＹPERLＩNＫ溫度信號(hào)采集電路選擇和數(shù)據(jù)處理-－———－－—-－－-－--－-——————－--第３頁(yè)HYPERLINK\l”_（三）軟件設(shè)計(jì)"軟件設(shè)計(jì)-——————－—－－－—-———－——－—－——－—--———-—－—-——-——-——－—-———第3頁(yè)HYＰERLINK二、單元電路設(shè)計(jì)-－—-———－－－—－—————－－－--－—－－—－—－—－——－-—第5頁(yè)HYPＥRLINK\l”＿（一）溫度信號(hào)采集電路"溫度信號(hào)采集電路—－－-－--－－—--－－-——－－--—-—-－－-—-——--－－-－-—－－—第5頁(yè)步進(jìn)電機(jī)電路－－－—－-－--－-－—————-—-－－—－－－——－——--—－—－——－-第5頁(yè)ＨＹPERLＩＮＫ\l＂＿（三)液晶顯示模塊”液晶顯示模塊——-——－—-——-—-—————-—-—－—－－-—－—-－—-－-——－——-—-－－-第6頁(yè)ＨYPERＬＩNK\l”_（四）晶振復(fù)位電路"晶振復(fù)位電路—－－－－－－—--—--—-－-－-—--———－－--—--－-－—-——--－—－－-－-－-第7頁(yè)ＨYPERLINK\l＂＿三、總結(jié)體會(huì)"三、總結(jié)體會(huì)—－--——-——-－-——－－--－—－—－－-———－－—－—－－－—-－——-－—-—-———--—-—－－--—--—-——－—－-－--———第7頁(yè)HＹPＥRＬINＫ附錄：程序清單－——－－—-－－—－－-——－－—－———--—-———-—－－--———-第8頁(yè)一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)框圖如下所示：液晶顯示及按鍵設(shè)置液晶顯示及按鍵設(shè)置溫度信號(hào)采集溫度控制接口步進(jìn)電機(jī)控制圖1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖總電路圖如下:圖2系統(tǒng)總電路圖簡(jiǎn)單功能說(shuō)明：一個(gè)顯示實(shí)時(shí)溫度的小系統(tǒng)，可以自行設(shè)定高溫報(bào)警和低溫報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)溫度控制電機(jī)帶動(dòng)外圍器件功能。本系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器DS１8B20實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理后顯示到液晶屏上，通過(guò)數(shù)據(jù)處理,溫度值精確度為0.1。簡(jiǎn)單操作方法：系統(tǒng)上電后液晶顯示實(shí)時(shí)溫度,通過(guò)按鍵可以設(shè)定高低溫限定值:Ａ.按下K１，顯示系統(tǒng)的高低溫限定值;B．再按Ｋ1，進(jìn)入設(shè)定狀態(tài),液晶屏光標(biāo)閃動(dòng)提示設(shè)定，此時(shí)設(shè)定高溫限值還是低溫限值可以在K1鍵轉(zhuǎn)換；C。進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)后，K2鍵用于值加１，Ｋ３鍵用于值減1；D.設(shè)定完后,按鍵K4確認(rèn)后退出,返回顯示實(shí)時(shí)溫度!（二）溫度信號(hào)采集電路選擇和數(shù)據(jù)處理方案：采用溫度傳感器DS1８B20美國(guó)ＤＡLLAS公司的產(chǎn)品可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器ＤＳ18Ｂ20可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度信號(hào)的采集,有很多優(yōu)點(diǎn)：如直接輸出數(shù)字信號(hào)，故省去了后繼的信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，外圍電路簡(jiǎn)單,成本低;單總線接口，只有一根信號(hào)線作為單總線與ＭＣU連接，且每一只都有自己唯一的6４位系列號(hào)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的ROＭ存儲(chǔ)器中，故在一根信號(hào)線上可以掛接多個(gè)ＤS1882０,便于多點(diǎn)測(cè)量且易于擴(kuò)展.ＤS18B20的測(cè)溫范圍較大，集成度較高，故選用此方案.ＤS18Ｂ20內(nèi)部１,2位寄存器存放實(shí)時(shí)溫度值，本系統(tǒng)對(duì)以上兩寄存器數(shù)據(jù)處理后精度為0。1；DＳ1８B20第3，4位寄存器分別存放高溫限值和低溫限值,并且DS１８B20內(nèi)部還有EＥＰROM，因此通過(guò)第3，4寄存器與ＥＥPROM的數(shù)據(jù)交換就能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定后的值進(jìn)行貯存.(三）軟件設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)中我選用Keil編程平臺(tái)。主程序流程圖：初始化液晶顯示初始化液晶顯示啟動(dòng)DS18B20并初始化讀取溫度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示溫度顯示溫度上下限值KeyScan?kkk1k設(shè)置溫度上下限值溫度上下限值存入寄存器溫度比較啟動(dòng)電機(jī)溫度是否大于高溫限值或小于低溫限值YESNOYESkNO圖3主程序流程圖二、單元電路設(shè)計(jì)（一)溫度信號(hào)采集電路圖４溫度信號(hào)采集電路(二）步進(jìn)電機(jī)電路圖５步進(jìn)電機(jī)電路（三)液晶顯示模塊圖６液晶顯示模塊（四）晶振復(fù)位電路圖7晶振復(fù)位電路三、總結(jié)體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)將自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的良機(jī),通過(guò)了兩個(gè)周的設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多非常有價(jià)值的東西,懂得了如何將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)際程序的設(shè)計(jì)；掌握的單片機(jī)開發(fā)與設(shè)計(jì)的思路與方案確定；學(xué)會(huì)了更有效的查找自己所需的資料；同時(shí)也意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性;掌握了硬件與程序設(shè)計(jì)的一般步驟和方法.這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作的是非常有幫助的。設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必需的技能,這次課程設(shè)計(jì)剛好給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從到圖書館和網(wǎng)上查找資料到對(duì)硬件與程序模塊的設(shè)計(jì)對(duì)各模塊的調(diào)試再到最后整體設(shè)計(jì)調(diào)試,都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)，增強(qiáng)了自信心.通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步溫習(xí)和鞏固了課本的理論知識(shí),對(duì)單片機(jī)各接口與外部電路之間的連接關(guān)系有了更加深刻的理解.同時(shí)掌握了Protｅｕs和kｅｉl軟件的基本應(yīng)用。同時(shí),在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用,增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。雖然設(shè)計(jì)時(shí)有時(shí)一個(gè)問(wèn)題需要我們花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，很煩很累但當(dāng)我們通過(guò)查找資料解決了之后心里很開心很有成就感.同時(shí)也使我明白了要將理論運(yùn)用于實(shí)踐還是一種非常重要的能力,要想牢固的掌握所學(xué)的知識(shí)我們必須將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái),用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐,用實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證理論，增強(qiáng)對(duì)理論的理解.不斷地充實(shí)自己的理論，提高自己的動(dòng)手能力。最終完成了整個(gè)設(shè)計(jì)之后，使我更加堅(jiān)信只要我們努力和采用正確的方法，沒(méi)有什么事是我們解決不了的。最后，我在這里衷心地感謝所有教給我知識(shí)和在課程設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋焸兒屯瑢W(xué)們,是他們給我們的知識(shí)才使我們得以順利完成此次課程設(shè)計(jì)。四、參考文獻(xiàn)《單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用》，張毅坤、陳善久、裘雪紅西安電子科技大學(xué)出版社《51單片機(jī)應(yīng)用從零開始》楊欣、王玉鳳、李湘黔清華大學(xué)出版社《51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)范例大全》宋戈、黃鶴松、員玉良人民郵電出版社郭天祥電子工業(yè)出版社附錄：程序清單;-——－－———-－－--————-—－-———--－——－—－－—；簡(jiǎn)單功能說(shuō)明:一個(gè)顯示實(shí)時(shí)溫度的小系統(tǒng),可以自行設(shè)；定高溫報(bào)警和低溫報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)溫度控制電機(jī)帶動(dòng)外圍器;件功能。;;———--－——－—-———－－—－－——-－--——－--—－-－-－—－———－DＱEQＵP1。7;DS18B２0控制口RSEQUP2.4RＷEＱＵP２.5ＥＥQＵP2。6LCDＥQＵP0FLAGEＱU3０ＨＧEWEIEQU2９HSHIEQU28ＨXIAＯSHＵEQＵ２7HTEMP＿TLEQU2０H；低溫限值TEMP_THEQU２１H;高溫限值TＥＭPHＥQU22H;溫度高字節(jié)TEMPLＥQＵ2３H；溫度低字節(jié)ＴＥMPEＱＵ2４HK1EQUP３.0K2EQUP3。１K3EQUP３．2K4ＥQUP３.3；==＝=＝＝=＝====＝＝=＝=＝===＝=＝＝===＝====＝＝=＝==＝=＝=＝==＝ＭAIN：MOVTEＭP_ＴH，#２5MOVTＥMP＿ＴL，＃0１ＡＣALLＩNＩT_LCD；初始化液晶ＡCＡＬLWR_TＨL；寫入高溫限值和低溫限值寄存器AＣAＬＬWＲ＿PROＭACALLＲE_PROM；從ＥＥPROM中返回高溫限值和低溫限值A(chǔ)CALＬRESET；初始化１８20JBFLＡG,LOOPACAＬＬＥRROＲ；報(bào)錯(cuò)LOOP：ＡCALLREAD_Ｔ;１８20讀取溫度ACＡLLDＩSＰ_TEＭP;液晶顯示實(shí)時(shí)溫度ACＡLLＫEYＳCAN；鍵盤設(shè)定高溫限值和低溫限值A(chǔ)CAＬLTＥMP_CＯMPJMPＬOOP;=＝===＝=＝=＝=＝=啟動(dòng)１820讀取溫度====＝==＝=＝=＝=====＝=＝RＥAD_Ｔ：SEＴBＤQACAＬLＲＥSＥTＪBＦLAG,ＲEAＤ_Ｔ1REＴＲEＡD_Ｔ1:MOVA,＃０CCHACALLWR_1８20ＭOVA,＃44HACAＬＬWR＿1８20ACALLRＥSETMOVA，#0CCHAＣAＬLWR_１８20ＭOVＡ,#0BEHACALＬWＲ_18２0ＡCAＬLREAD_1820RＥＴ;==＝======把高溫和低溫限值寫入寄存器=＝=====＝==＝＝=====ＷR(shí)_ＴＨＬ:ＪBFLAG,WR_ＨLRETWR＿HＬ:ACALＬＲESETMOVA，＃０CＣHACALＬWR_182０MOVA，#4EHAＣALLWR_18２0MOＶA，TＥMP_ＴHACALＬWＲ_182０MOVA,ＴEMP_TLACAＬLWR_１8２0REＴ；=====＝====把高溫和低溫限值寫入EEＰＲOＭ========＝＝＝=＝====WR_PROM：ACＡＬLRESETＭＯVA，＃0CCHＡＣＡLLＷR(shí)_１820MOVA,＃48ＨＡCALLWR_１８２0RET;=＝=====＝把EEPROM的值返回到高溫和低溫限值寄存器========RＥ_(tái)PRＯM：AＣＡLLRＥＳETＭOＶA，#0ＣＣHACAＬLWR_1820ＭＯVＡ，#0B8ＨＡCＡLＬＷR(shí)_1820ＲEＴ；=＝＝＝====＝==初始化18２0====＝===＝=====＝＝=====＝======＝==＝=＝RESEＴ：SETBDＱNOPＣLRDQMOVＲ５,#２50DJNＺR５，$SＥTＢDQNOPMＯVR５,#2５HRＥSET1:JNBDQ,FLAG1DJNZＲ5，RＥＳEＴ1JMPＮDQFLＡG1：SＥTBFLAGMOVR5,＃１0０DJＮZR5,＄ＳEＴＢDQMOVR５，＃100DJＮZR5,＄JMPREＴＵＮDQ:CLRFLAＧACALLＥRRＯRRETU:SＥTBDＱＲET；======＝==＝＝=＝１820寫字節(jié)＝====＝＝=＝＝===＝==========ＷR(shí)_182０：MOVR6，＃8CLRＣWR1：CLＲDＱMOVＲ5,＃7DＪNZＲ５，$RRCAMOVＤQ,CMOＶR５,＃25DＪNZＲ5，＄ＳＥTBDQNOPＮＯPDＪNZR６，ＷR(shí)１SETBＤQRＥT;=====＝=======＝讀取18２0數(shù)據(jù)=＝========＝==＝＝=======ＲEＡD_1８2０：MOVR2,＃4MOVR1,#ＴEMＰLRＥ1:MOＶR6，＃8RE２：SEＴBDQNOPCＬRDＱCLRCNOPNOＰSETBDＱMＯVR5,＃9DJNＺR5，$MOVC，ＤQMOVR５，＃2４DJＮZR5，＄ＲRCAＤJＮZR6，RE2MOV@Ｒ1,ADECＲ1DJＮＺR2，RE１RET;=＝=＝==＝＝＝＝=轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)=＝===================＝====＝==TURN:MＯVXIAOSHU，TEMPL；保存ＴEＭPL值，后面用于取低4位轉(zhuǎn)換小數(shù)部分MOVＡ,ＴＥＭPLＭＯＶＣ,16;2２H的位尋址RRCAMOVC，１７RＲCAMOVC，18RRCＡMOＶC，19ＲRＣAMOVTＥMP，ＡMOVA，XIAOSHUANＬＡ,#00001111BMＯＶXIＡＯSＨU,ARET;===＝====鍵盤掃描＝＝===＝＝＝==＝=====＝===＝=＝=＝==＝=ＫEYSＣAN:JBK1,RETUＮ；按下K1，進(jìn)入鍵盤掃描ACＡLLDEＬＡY20ＪNBＫ１，$ＡCＡＬLCLR_LＣＤ;清屏ＡCALＬDＩSＰ_THL；顯示高溫限值和低溫限值A(chǔ)CALＬSET_HＬ；設(shè)定限值ＡCALLWＲ_THL；把高溫限值和低溫限值寫入RAＭ//。．。/ACALLＬEDACALLWR_PRＯM；限值復(fù)制到EEＰROM中ＲＥTUN：RET;—－——-—－設(shè)定高低限值-—-－－-——-—－———-—-—-－-—SET_HＬ：/／ＪNBＫ４,EＸＩTJBＫ1，KEＹ4ACAＬLDEＬAY20JNＢK1，$CＰＬ20H。1;標(biāo)志位,標(biāo)志設(shè)定高溫限值或低溫限值JB２０H．1,ＳEＴ_HJMＰＳET_L;--－--—————調(diào)高溫限值-－－-—--—-－———－——-－—-—－-—－SET_H：AＣAＬLTH_ＳHAN；光標(biāo)閃,進(jìn)入設(shè)定KＥY2H:JNＢＫ1，ＳET_L；高溫限值與低溫限值間設(shè)定轉(zhuǎn)換ＪＮＢK4,EXITJBK2，KEY3Ｈ;按下K２，值加１ACAＬＬDEＬAY2０JNＢK2，$INCTEＭP_ＴHMＯVA,TEMP_ＴHCJNＥA,＃９9，A０ＭOＶＴEＭP_TH，＃00A0：ACＡＬLＤＩSP_THLKＥY３H：ＪBK3,KEY2Ｈ;按下K3，值減1ACALLDELAY20ＪＮＢK3,$DECTＥMＰ_THＭOVA,TＥMP_ＴHCJNEA,＃0,Ａ１ＭＯＶTEMＰ＿TＨ，#99A1:ACAＬＬＤIＳP_TＨＬJMPSEＴ_Ｈ;－—－-——－-－－－——調(diào)低溫限值—--————-－--－——－—－-——--－—－ＳEＴ_L:ACＡLLTL_ＳHＡＮKEY２L：JNBK１,SＥT_H；高溫限值與低溫限值間設(shè)定轉(zhuǎn)換ＪNBK4,EXＩＴJBK２，ＫEY3L;按下K２，值加1ACＡLＬDEＬAY20JNBK2，＄INCTEMＰ_TLMOVA，TEMP_ＴＬCJNEA,＃99,Ａ2MOVＴEＭP＿TＬ，＃０0A2：ACALＬDISＰ_ＴHLKEY3L：JＢK3，KＥY2L;按下K3，值減1ACALLDEＬAY20JNBK３,＄DＥCＴＥMP＿TＬMOVA,ＴEMP_TLＣJＮEA，#0,A3MOＶＴEMP_TL,#９9A３：AＣAＬLＤISP_ＴHLJMPＳＥＴ_L；--—--－-——-－—－－—--—－-——KEY4:ＪNBK4，ＥＸIT；K4用于退出設(shè)定JMPSＥＴ＿HL//JMPSEＴ＿HLEＸIT：ACAＬLDELAY20ＪＮBＫ4，＄MOVLCＤ,＃00００1100B;設(shè)置液晶光標(biāo)不顯示、不閃爍ＡCAＬLWＲ_COＭMＡCALLCLR_LCDACＡLLDＩSP_TＥMPRＥT；＝＝==＝==＝======溫度比較＝==＝======＝＝=====＝＝===＝=====＝=＝=＝＝＝＝＝=ＴEMP_COMP：MOVA,TＥMP_TＨＳUBBA，TEMPＡＣALLDIANJIＭＯＶA,ＴEMPSUBBA，TEMP_TLACALLDIANJＩRET;======＝======＝＝＝======＝=======＝＝＝=＝=＝=======/＊MＯRE：ＭOＶDＰTR,＃MORE0MOVLCD，＃0CEHＡＣＡLLWR_ＣOＭMACAＬLDISP0ＲETMORＥ0:ＤB’〉H＇，0H*/;=======＝=====啟動(dòng)電機(jī)====＝=====＝＝=======＝====；電機(jī)接口是Ｐ1低4位，因?yàn)镻1.7是溫度傳感器的控制口;避免沖突，電機(jī)接口按位控制DIＡNJＩ:ＪＣDIAN０RETDＩAN０：ＭOＶR0，#4//ACAＬLＭORＥＤＩAＮ１：ＳＥＴBP1。0CＬRP１.1CLRP1。2CLＲP１。3ＡＣALＬDＥLＡYCLRP1。0SETBP１.1ACAＬLDEＬAＹCLＲP1.1SEＴBP1．２ACALＬDELAYCLＲＰ1.2SEＴBP1．3ACAＬＬＤELＡY//RLAＤＪNZＲ0，DＩAN１CLＲP1．0CＬRP1。１CLRP１。2CLＲＰ１．3RETＤELＡＹ：MOVR5,#5DLY1：MＯＶR6,#10DLＹ2：ＭＯVＲ7,#５0DJNZＲ7，$DＪＮＺR6，ＤＬY2DJNＺR5,DLY１RＥT;====＝=====＝=清屏＝＝====＝＝＝=＝==＝==＝====＝======＝CLR_ＬＣＤ：MOVLCD,＃80HAＣAＬLWR_CＯMMMＯVR０,#16CLＲ1：MOVLＣD,#＇’ACALLＷR(shí)＿DＡTADJNZＲ0，CLＲ1MＯVLCD，＃0C０HAＣALLWＲ_CＯMＭMOVＲ０，＃16CＬＲ2:MＯVLCＤ，＃'＇AＣALLＷR(shí)＿ＤAＴＡDＪNZＲ0，ＣLＲ2RET；=＝＝==＝==＝===＝=＝報(bào)錯(cuò)=＝＝＝===＝====＝==＝============ERROＲ:ＭOVＬCＤ,#80HACＡLLWＲ_COMＭMOVDPTR，#ＥRORTＡBACALＬＤＩSP0RＥTEＲORTＡＢ：DB＇ＩNITERＲOR!＇,0H;==＝==＝==＝＝======溫度標(biāo)志=====＝===＝====＝====DISＰ＿C:ＭＯVLCD，AACALLWR_COMMMOVLCD，＃０DFHＡCＡＬLWR＿DＡTＡMＯVＬCD，#’C'ACALLWＲ＿DATＡＲET;=＝=====＝=＝＝＝=＝===數(shù)碼顯示===＝=＝===＝============SHUMA：MOＶＤＰTＲ，＃SHUＴAＢMOVCＡ，@A+DPＴRMOＶLCD,AACＡLLWＲ_DATAREＴSHUTAＢ：DＢ30H,31Ｈ,32Ｈ,３3H，3４ＨＤB35H,３6Ｈ，37H，３8H，39H;=＝＝＝=＝＝=======＝顯示實(shí)時(shí)溫度==＝==＝======＝=＝===＝=＝=ＤＩSＰ_ＴEMＰ：ＡCAＬLTURＮMOVLＣD，＃8０HＡCALLWＲ＿COＭMMＯVDPTR,＃CUＲRENTACALLＤIＳP0MOVLCD,#0CＡＨACＡLLＷＲ＿CＯMＭMOVLCD，#2EＨ;小數(shù)點(diǎn)ACAＬLWＲ_DＡTAＭOVA，＃０CCＨAＣＡLLDISＰ_C;溫度標(biāo)志；－－－－－———－———-－--－--——--－MOVA,XIＡOSHUMOVＤPＴＲ，＃XIAＯMOVCＡ，＠A＋ＤPＴRMOVＸＩAOＳＨU,AMＯＶＡ，ＴEMPMOVB，#１0DIVAＢMOVＳHI，ＡMＯVGＥWEI，BMＯVA,XIAOSHUMOVＬCD，＃0ＣBHＡCALLＷR(shí)_ＣＯMMACＡLＬSHＵMAMOVＡ,SHIMOＶLCＤ,＃０C8HＡCALLWR_COMＭAＣALＬSHUMAMOＶA,GＥWEIAＣALLSＨUMA//MOVLCＤ，＃0D０H;把光標(biāo)移到別處//ACALＬWＲ＿CＯMＭＲETCURＲENT：DＢ’TempreｔuｒeNoｗ：',0HXIAＯ：ＤＢ00H，00H,０1Ｈ，01H,02H，0３H，0３H，04HＤB05H，05Ｈ，06Ｈ，06H,０7H,08H，０8H,０9H;===========＝===＝字符顯示=＝==＝＝==========＝====＝==＝==＝＝DIＳP0：MＯVR1，＃0NEXＴ：MOVA，Ｒ1MOVCA,＠A+DPTRＪＺRETTＭOＶLCD，ＡIＮCR１ACALLWR_ＤＡＴAJＭPNEＸTRETT：RET;=＝==＝=＝===顯示高溫限值和低溫限值＝＝======＝========＝====ＤISＰ_THL：MOＶDＰTR，＃SETTHＬMOVLCＤ,＃８０HＡCＡLLＷＲ_CＯMMACＡLLDIＳP0MOVDPＴR，#THLMOVＬCD，＃0C１ＨACALＬWＲ＿COMMACALLDIＳP0；-—－－--——-—--－－——-－--——－—－—-F5_TＨL：/／ACAＬLRE＿PRＯＭMＯVＡ，TEＭP＿THMOVB，＃10DIVABMＯVSHI,A//SＨIMOVＧＥＷEＩ，Ｂ／／GEMOVA,SＨIＭＯVLＣD，＃０Ｃ4HACALＬWR_COMMACALＬSHUＭＡMOVＡ,ＧEＷEＩＡCAＬLSHUMAMOVＡ，＃0C6HＡCALLDISP_C；-－—--－—--－-－—－—-MOＶＡ，ＴEＭＰ_TLＭOVB，＃１０DIＶＡBMＯVＳHＩ，A//SHIMOVGEWEI，B//GEMOVA，SHIＭOVLＣD，＃０CCＨＡＣAＬLWＲ＿ＣOＭMＡCＡＬＬＳＨUMＡMOVA,GEＷEIAＣAＬLＳHUMＡMOVＡ,#0CEHAＣALLDＩSP＿CＲETSETTＨL:DＢ'SeｔTH/TL：'，0HTＨL:DB＇ＴH：ＴL:',０H;========＝=液晶初始化=＝==＝==＝==＝==＝===＝==＝====＝======ＩNIT＿LCD：MOVLCD，＃00000001BAＣＡLＬWR_COMMＭOVLCD，#00111000BＡCALLWR＿COMMMOVＬCＤ，＃0000110０BAＣAＬLＷR(shí)_COＭＭＭOVLCD，#０0000110BAＣALLWＲ＿CＯMMREＴ；==＝＝======＝=TH光標(biāo)閃＝=＝＝===＝=＝＝==＝====＝==＝==＝＝=＝=＝TＨ_SHＡＮ:MOVLCＤ,#000０１１11BＡＣALLWR_COMMMOVLCD，＃0C5HACAＬＬWR_COMＭRET;==＝====＝=====TL光標(biāo)閃==＝＝=＝＝＝===＝======＝＝＝=======＝TL_SHＡＮ：MOVLCD，＃0000１11１BACＡLLWR_ＣＯMＭＭOVLＣD，＃0CＤHACAＬLWR_CＯMＭREＴ；＝=＝＝===＝==＝=液晶寫命令=====＝===＝==＝=======＝==＝=＝＝＝WR_CＯMM：CＬRＲSCLRRWCLRＥAＣALLＣHＥＣK_BFSETBEREＴ;＝====＝========液晶寫數(shù)據(jù)=＝=========＝===＝=======＝==＝=＝＝ＷR(shí)＿DＡTＡ:ＳETＢRSCLRＲWCLREＡＣALLCHEＣK_BFSETＢERET；=======＝==＝=液晶是否忙碌=＝==＝＝=======＝＝＝============ＣHECK_BF:MＯVLCD,＃０ＦFＨCLＲRSSＥTBRＷCLRENＯPSETBEJBLＣＤ.7,ＣHECＫ_ＢFREＴ；==＝=＝===＝＝=================＝==＝====＝==＝＝===＝＝=＝=======DＥLAY２0:ＭOＶＲ5,#50DLY：MOＶR6,＃100DＪNZR6,$DJNZR5，DLYＲEＴＥNＤ;====＝====＝=========＝=======＝===＝======＝＝==四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生：學(xué)號(hào)：專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程班級(jí)：指導(dǎo)教師：四川理工學(xué)院自動(dòng)化與電子信息學(xué)院二O一三年六月基于單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：本文詳細(xì)研究了大學(xué)教室的使用特點(diǎn)和照明需求及存在的問(wèn)題，提出了一種基于單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng).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(guò)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。該系統(tǒng)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)；智能控制；熱釋紅外傳感器;X5045DesignofLightingControlSystemBasedonMCUAbstract:Thispapercopiouslystudiedusingfeatures,lightingrequirementsandtheexistingproblemsoftheuniversityclassroom，atlastakindoflightingcontrolsystembasedonmcuofclassroomwasputforward。ThesystemusedAT89S51microcontrollerasacorecomponentofthecontrolmodule。Itintroducedpyroelectricinfraredsensortodetecttheexistenceofhumanbody，andusedcircuitwhichconstitutedofphotosensitivetriodetodetectthestrengthofenvironmentlighting.Thenavaraccordingtotheresonableconditionsofturningonclassroomlightandtheidentificationofsignalaboutenvironmentallightingandexistingofhumanbody,achievedtheintelligentcontrolofclassroomlighting。Atlast,itavoidthewasteofelectricity。Italsohadalarmingfunction，atthesametimeanti-interferencemeasuressuchasthesoftware/hardware”watchdog"wasadopt.Thesystemcanmeetinstitutionrequirementsforclassroomlightingcontrol，largelyachievedthepurposeofenergysaving.Keywords:Microcontroller;Intelligentcontrol;Pyroelectricinfraredsensor；X5045目錄TOC\o”1—3”\h\z\u摘要ⅠABSTRACTⅡHYPERLINK\l”_Toc356944249"第1章引言11。1課題研究的目的與意義11。2采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)1_Toc356944253"1。4本章小節(jié)3第2章教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析4_Toc356944256”2。2教室燈光控制器簡(jiǎn)介4HYPERLINK\l”_Toc356944257”2.3系統(tǒng)控制方案分析4HYPERLINK\l”_Toc356944258”2。4本章小節(jié)5_Toc356944261"3.2系統(tǒng)控制的主要硬件電路7_Toc356944263"3。2.2系統(tǒng)供電電路83.2。3系統(tǒng)復(fù)位電路93.2。4數(shù)據(jù)采集電路10HYPERLINK\l”_Toc356944266"3。2。5系統(tǒng)時(shí)鐘電路13HYPERLINK\l”_Toc356944267”3.2。6繼電器驅(qū)動(dòng)電路153。2.7超時(shí)報(bào)警電路153.2。8按鍵控制電路163。3本章小節(jié)17HYPERLINK\l”_Toc356944271”第4章控制模塊軟件設(shè)計(jì)18_Toc356944273”4。1.1系統(tǒng)自檢初始化18_Toc356944276"人體存在傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)204.2.3人體存在傳感器的抗干擾措施214。3時(shí)鐘模塊22HYPERLINK\l”_Toc356944281"數(shù)據(jù)輸入輸出224。3.2時(shí)鐘自檢初始化23HYPERLINK\l”_Toc356944283"4。3.3時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)254。4系統(tǒng)工作總流程26HYPERLINK\l”_Toc356944284"4.5本章小節(jié)26第5章系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問(wèn)題分析28HYPERLINK\l”_Toc356944286"5。1單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟28_Toc356944289"第6章結(jié)束語(yǔ)31致謝32HYPERLINK\l”_Toc356944291”參考文獻(xiàn)33的號(hào)召.而在眾多的能源問(wèn)題中，電能的短缺是束縛經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的重要能源問(wèn)題之一。據(jù)報(bào)道,用于照明的能源消耗占整個(gè)辦公大樓能源消耗的20％~60％［1］，這部分能耗的多少很大程度上取決于照明的控制效果。在現(xiàn)代建筑的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中，照明控制也是其中一個(gè)重要分支?，F(xiàn)代建筑對(duì)照明的要求很高，除了應(yīng)該滿足為建筑內(nèi)人們?cè)诠ぷ?、學(xué)習(xí)、生活時(shí)對(duì)視覺(jué)環(huán)境的要求以外，還應(yīng)該利用照明設(shè)備的不同類型及光線的變換為人們提供一個(gè)舒適、有美感的辦公、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，此外，還應(yīng)該提高能源的利用率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的[2].而傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)由于其管理落后、能源浪費(fèi)、舒適性差、布線復(fù)雜以及燈具壽命短[3]的缺點(diǎn)，己不能滿足人們的這種需求，所以研究新型照明控制系統(tǒng),對(duì)減少這部分能源消耗、減少環(huán)境污染，同時(shí)更好的滿足人們對(duì)照明質(zhì)量的要求，都有極其重要的意義。新型的照明控制系統(tǒng)主要指綜合了照明、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的智能照明控制系統(tǒng).最根本的是通過(guò)充分利用自然光來(lái)減少人工照明帶來(lái)的能源消耗［4］［5］。1.2采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)主要是由照明配電箱通過(guò)手動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制照明燈具通斷的目的，或在照明回路中串入接觸器,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制[6],在燈具的開關(guān)控制上采用手動(dòng)開關(guān),所以很大程度上依賴于人的主動(dòng)性.而智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同的時(shí)間、室外光亮度或該區(qū)域的用途來(lái)自動(dòng)控制照明。它能充分利用自然光，實(shí)現(xiàn)照明管理智能化。具體來(lái)說(shuō)其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1)提高照明控制的智能化程度，使整個(gè)照明系統(tǒng)出現(xiàn)全自動(dòng)狀態(tài)，可以根據(jù)不同場(chǎng)合在不同時(shí)段中不同的情景需求，預(yù)先設(shè)定合適的照明效果，更加智能化和人性化。（2）減低電能消耗，有良好的節(jié)電效果，充分利用自然光作為光源，以人工光為補(bǔ)充，并結(jié)合室內(nèi)的人員情況，只有在必需時(shí)才開啟照明燈具,節(jié)能效果十分顯著,一般可以達(dá)到30%左右［7］.（3)改善室內(nèi)工作環(huán)境，提高室內(nèi)人員的工作效率。(4)提高建筑物的照明系統(tǒng)管理水平，將傳統(tǒng)的人為開關(guān)控制轉(zhuǎn)換為智能化的管理，將大大減少大樓的運(yùn)行、維護(hù)和管理的費(fèi)用?？傊?，研究新型照明控制器及系統(tǒng)，對(duì)于節(jié)約照明用電，減少環(huán)境污染，滿足人民群眾日益增長(zhǎng)的對(duì)照明質(zhì)量、照明環(huán)境和減少環(huán)境污染的需要,建立優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)舒適、安全可靠、有益環(huán)境的照明系統(tǒng)有著極其重要的意義。1.3智能照明控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)幾種常見的照明控制系統(tǒng)有以下幾種：l、Dynalite智能照明控制系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插口、時(shí)鐘管理器、手持式編程器和PC監(jiān)控機(jī)等部件組成.采用DyNet網(wǎng)絡(luò)連接，DyNet是一個(gè)分布式智能化網(wǎng)絡(luò),使用RS—485通訊協(xié)議［8］.系統(tǒng)的工作原理是：控制模塊由微處理器控制，所有控制部件均互連在DyNet網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)裝置內(nèi)的存貯器均存有操作所需的全部指令。用戶利用控制面板按鍵選擇一個(gè)預(yù)置場(chǎng)景是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。每個(gè)調(diào)光器可以預(yù)置96個(gè)場(chǎng)景。利用時(shí)鐘控制器也是一種常見的照明控制方式。另一常用設(shè)備是通用傳感器,其由動(dòng)靜控測(cè)遠(yuǎn)紅外跟蹤、光度檢測(cè)光電管和用于遙控的接收器組成。2、C-Bus智能照明控制系統(tǒng)C—Bus系統(tǒng)是1994年由澳大利亞奇勝電氣公司開發(fā)的，現(xiàn)已廣泛用于很多國(guó)家和地區(qū)。C-Bus系統(tǒng)是一個(gè)二線制的總線型式的智能控制系統(tǒng)，主要用于對(duì)照明系統(tǒng)的控制。也可用于消防等系統(tǒng)中的聯(lián)動(dòng)控制,系統(tǒng)所有的單元器件（除電源外）均內(nèi)置微處理器和存儲(chǔ)單元，由一對(duì)信號(hào)線(雙絞線)連接成網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)單元均設(shè)置唯一的單元地址并用軟件設(shè)定其功能，通過(guò)輸出單元控制各回路負(fù)載。輸入單元通過(guò)群組地址和輸出組件建立對(duì)應(yīng)聯(lián)系。當(dāng)有輸入時(shí),輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)镃-Bus信號(hào)在C-Bus系統(tǒng)總線上廣播,所有的輸出單元接收并做出判斷，控制相應(yīng)回路輸出?？刂品绞桨▓?chǎng)景控制、定時(shí)控制、紅外線傳感器控制、就地控制、集中開關(guān)控制和集中調(diào)光控制、群組組合控制、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)及廣域控制。3、ABBi-busEIB智能安裝系統(tǒng)EIB智能系統(tǒng)由總線、總線電源、智能傳感器(光線傳感器、模糊開關(guān)、時(shí)間控制器、移動(dòng)傳感器)、智能開關(guān)驅(qū)動(dòng)器和其他智能元件（邏輯模塊總線耦合器)構(gòu)成［9]。它是典型的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，每個(gè)元件就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)連接在一根2芯雙絞線介質(zhì)的總線上，不分主從隸屬關(guān)系實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊從而實(shí)現(xiàn)控制和被控制。1。4本章小節(jié)我國(guó)對(duì)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、中專院校不斷擴(kuò)招，教室也不斷擴(kuò)建,教室的用電負(fù)荷就不斷加大，教室用電管理不善,造成學(xué)校電能浪費(fèi)，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。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。第2章教室燈光控制器簡(jiǎn)介與方案分析2。1大學(xué)教室照明控制現(xiàn)狀分析大學(xué)教室的用途,白天以上課為主，照明光源以自然光為主,人工照明為輔,用以補(bǔ)償在陰天或有遮擋時(shí)教室里照度不足的區(qū)域;中午及晚上以學(xué)生自習(xí)為主，少數(shù)教室也用來(lái)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(duì)照明環(huán)境的要求也造成一個(gè)直接后果，出現(xiàn)資源的浪費(fèi)問(wèn)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(wèn)題.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(duì)象的需求上，通過(guò)優(yōu)化照明系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)達(dá)到節(jié)能的效果[10］。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。2.2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)不開燈，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)。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。2.3系統(tǒng)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。首先，系統(tǒng)默認(rèn)為自動(dòng)控制，當(dāng)按鍵模塊感應(yīng)到有鍵按下時(shí)，系統(tǒng)改為強(qiáng)制控制。然后，在自動(dòng)控制模式下:當(dāng)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(guò)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(lái)控制，夜晚超過(guò)10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(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。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(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。2。4本章小節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要有手動(dòng)和自動(dòng)控制的選擇，時(shí)間的控制及信息的采集。本章對(duì)信息的采集進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析,信息來(lái)源主要有教室里自然光的強(qiáng)度和人的存在與否,并且采集信息的電路及其他各電路需要抗干擾能力強(qiáng)，防止誤動(dòng)作;安裝、操作簡(jiǎn)單,維護(hù)方便；總體成本低這些特點(diǎn)。第3章系統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)計(jì)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、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(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。3。1系統(tǒng)控制模塊的硬件構(gòu)成系統(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)鐘模塊、人體存在傳感器模塊、看門狗模塊、按鍵電路、EEPROM存儲(chǔ)模塊、超時(shí)報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示.EEPROMEEPROM存儲(chǔ)器模塊AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)環(huán)境光采集電路環(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(shí)鐘模塊按鍵電路時(shí)鐘模塊圖3-1被控?zé)艟呃^電器驅(qū)動(dòng)模塊被控?zé)艟呃^電器驅(qū)動(dòng)模塊超時(shí)報(bào)警模塊超時(shí)報(bào)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(lái)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。3.2系統(tǒng)控制的主要硬件電路3.2.1系統(tǒng)主控電路本課題是基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以針對(duì)單片機(jī)做了AT89S51與AT89C51的比較與選擇如下：1.程序存儲(chǔ)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(shí)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(shí)候則無(wú)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(chǎng)價(jià)格：由于AT89C51已經(jīng)全面停產(chǎn),所以在市場(chǎng)價(jià)格方面，庫(kù)存的AT89C51的批發(fā)價(jià)格要比AT89S51貴將近一倍。5.兼容型:89S5*向下兼容89C5*，就是說(shuō)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(duì)于AT89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯.7。抗干擾性：內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像AT89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。8.燒寫壽命更長(zhǎng):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。綜合上面的幾點(diǎn)區(qū)別比較，了解到AT89S51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)器的單片機(jī)。其優(yōu)勢(shì)在于片內(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(méi)有片外擴(kuò)展的RAM，使電路結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)潔。因此，個(gè)人認(rèn)為本課題基于單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更適合選用AT89S51單片機(jī)作為本系統(tǒng)模塊的主控芯片，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(shuō)明P1。0X5045SIX5045串行輸入端P1.1X5045SCKX5045串行時(shí)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(shí)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(hào)端P3.4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(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。3.2。2系統(tǒng)供電電路系統(tǒng)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(guò)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.系統(tǒng)供電原理如圖3—2所示。圖3—2供電原理圖3。2.3系統(tǒng)復(fù)位電路系統(tǒng)復(fù)位電路的作用是使系統(tǒng)得到充分復(fù)位，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的工作。在單片機(jī)工作過(guò)程中,不可避免的會(huì)由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機(jī)甚至造成整機(jī)癱瘓等情況.為了能夠及時(shí)恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用重新復(fù)位的方法，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門狗電路，這樣在單片機(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。由于此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)同時(shí)需要看門狗和EEPROM，所以本設(shè)計(jì)中使用芯片X5045。X5045具有三種常用的功能：看門狗定時(shí)器、復(fù)位控制和EEPROM[11].這三種功能是集成在單個(gè)8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能以及高速三線非易失性存儲(chǔ)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(duì)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(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(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，禁止看門狗工作。看門狗電路的定時(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。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(chǔ)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(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(gè)復(fù)位信號(hào)。該芯片還帶有一個(gè)1.4s的看門狗定時(shí)器可用來(lái)監(jiān)控單片機(jī)的工作.如果在1.4s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。3。2。4數(shù)據(jù)采集電路針對(duì)本課題數(shù)據(jù)的采集，首先分析此次研究設(shè)計(jì)的背景是在校園教學(xué)樓的教室里,主要采集的參數(shù)有教室的環(huán)境光強(qiáng)度和人體存在與否。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)。本系統(tǒng)采用邏輯電平輸出的HP—208型號(hào)的人體傳感器。一、環(huán)境光采集電路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)變成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。再無(wú)光照時(shí)三極管的穿透電流很小，為暗電流。有光照時(shí)，穿透電流增大，成為光電流。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3—5所示.當(dāng)教室內(nèi)自然光光照強(qiáng)度高于一定程度時(shí)（即設(shè)定參數(shù))，則光敏三極管D6呈現(xiàn)低阻狀態(tài)即小于1KΩ，三極管Q8的基極電壓將增大，使三極管Q8飽和導(dǎo)通，就會(huì)使三極管Q8集電極輸出低電平，不參與工作。當(dāng)辦公場(chǎng)所室內(nèi)自然光光照強(qiáng)度小于一定程度時(shí)（即設(shè)定參數(shù)）,則光敏三極管D6呈現(xiàn)高阻狀態(tài)大于100KΩ,使三極管Q8截止，Q8的集電極輸出高電平，參與電路工作。其中可變電阻R9是作為調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境光光照強(qiáng)弱靈敏度參數(shù)的器件，其阻值的大小，將會(huì)是三極管Q8在不同的室內(nèi)環(huán)境光照強(qiáng)度參數(shù)下導(dǎo)通,而R10、C9組成的電路是防止外界干擾而設(shè)計(jì)的，具有防干擾的作用。圖3-5環(huán)境光采集電路圖二、人體存在傳感器的工作原理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，利用紅外線傳感器可對(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動(dòng)紅外傳感器。與量子型相比，熱型的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并在常溫下工作。量子型與熱型的相反，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)椋罕粶y(cè)對(duì)象自身發(fā)射紅外線,可不必另設(shè)光源；大氣對(duì)2-2。61Lm、3—51Lm、8-141Lm三個(gè)被稱為“大氣窗口"的特定光通量的紅外線吸收較少，非常容易被檢測(cè)；中、遠(yuǎn)紅外線不受可見光影響,可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。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(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(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)生有人體存在的信號(hào)[12]。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(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，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出有人體存在的信號(hào).5）菲尼爾濾光片根據(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)控現(xiàn)場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密.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)，人體傳感器所體現(xiàn)的信號(hào)就不會(huì)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。三、人體存在信號(hào)采集電路人體傳感器HP—208基于紅外線的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下:(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；（2）采用可重復(fù)觸發(fā)方式。