【基于單片機(jī)的教室燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（論文）8000字】

基于單片機(jī)的教室燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：現(xiàn)如今智能控制和我們的生活息息相關(guān)，生活中的方方面面已經(jīng)離不開智能控制，現(xiàn)在的學(xué)校的數(shù)量在增加，不可避免的教室數(shù)量也在急劇上升，如果能智能控制燈光開或者關(guān)，那么將節(jié)省大量的電能。本文著重分析了教室內(nèi)照明系統(tǒng)和現(xiàn)代智能照明系統(tǒng)對(duì)教室的燈光的控制方法，提出了一種智能燈光系統(tǒng)控制方案，其中以單片機(jī)作為該控制系統(tǒng)的核心元件，處理來(lái)自各個(gè)模塊傳來(lái)的信息，人體的存在與否可以用人體紅外線傳感器來(lái)檢測(cè)，教室里自然光強(qiáng)度可以用光敏電阻嵌入一個(gè)電路檢測(cè)，分析開關(guān)燈的充分必要條件，該系統(tǒng)通過(guò)人體是否進(jìn)入教室，光強(qiáng)度是否達(dá)到需要開燈的條件等判斷，再將這些信息綜合處理后，實(shí)現(xiàn)控制教室內(nèi)燈光的目的，避免電力資源的大量浪費(fèi)，有著穩(wěn)定，安裝方便，成本低的優(yōu)點(diǎn)，很大程度上能幫助各高等院校實(shí)現(xiàn)對(duì)教室燈光系統(tǒng)智能控制的目的，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的對(duì)于電能的節(jié)省和高效利用。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制；紅外線傳感器；教室燈光目錄115261緒論 11.202131研究背景及目的 1156841.2照明系統(tǒng)的介紹 1275001.3研究?jī)?nèi)容 2218662基于單片機(jī)控制教室燈光基本理論 3233012.1教室里燈光特性 3237132.2系統(tǒng)控制方案分析 3186713教室燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4305453.1總體設(shè)計(jì) 4323163.2單片機(jī) 5121493.3環(huán)境光采集電路 654463.4時(shí)鐘模塊 7217773.5人體存在傳感器模塊 9268583.6看門狗模塊 10324833.7超時(shí)報(bào)警模塊 1199473.8繼電器驅(qū)動(dòng)模塊 1256293.9按鍵電路 12259553.10小結(jié) 13273874教室燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14246464.1系統(tǒng)總體流程圖 1425254.2各子模塊流程圖 1523973結(jié)束語(yǔ) 2127095參考文獻(xiàn) 221緒論研究背景及目的現(xiàn)如今我國(guó)有著不完善的教室燈控制系統(tǒng)，學(xué)校教室?guī)缀醵际侨斯な謩?dòng)控制燈光的亮與滅，由于人工的疏于管理，勢(shì)必會(huì)造成大量的電能浪費(fèi)，和我國(guó)的節(jié)約能源的理念背道而馳。再者說(shuō)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷的發(fā)展和普及，智能控制走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，與我們的生活息息相關(guān)，教師燈光控制系統(tǒng)自然也要朝著智能化的方向提高，所以，打造一個(gè)成本低廉且實(shí)用的教室燈光管理系統(tǒng)便具有重大意義。照明系統(tǒng)的介紹目前國(guó)內(nèi)性價(jià)比高可以被大量配備和易于安裝與教室里的照明控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介：1.Dynalite智能照明控制系統(tǒng)。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)，這些部件經(jīng)過(guò)組合共同構(gòu)成Dynalite智能照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理:微型CPU控制控制模塊，所有控制的部件互連至在微型CPU上，每個(gè)操存儲(chǔ)器均能單獨(dú)的完成指令，教室?guī)熒梢赃x擇有一種簡(jiǎn)單的控制方式，可以根據(jù)教室里不同時(shí)間有著不同學(xué)生的特點(diǎn)，控制著照明系統(tǒng)。另一個(gè)系統(tǒng)是通用傳感器，有著紅外線和光強(qiáng)來(lái)監(jiān)測(cè)遙控接收器。C-Bus智能照明控制系統(tǒng)。C-Bus系統(tǒng)由澳大利亞的一個(gè)公司在上世紀(jì)發(fā)明的，不僅可以用于控制教室燈照明系統(tǒng)，也可以運(yùn)用于醫(yī)院，公安等公共場(chǎng)所和設(shè)施。該系統(tǒng)內(nèi)所有的原件都包含著微型CPU和儲(chǔ)存器件，由1對(duì)信號(hào)線連接網(wǎng)絡(luò)，1個(gè)單元設(shè)置1個(gè)地址，并將控制著回路上的負(fù)載。ABB

i-bus

EIB智能安裝系統(tǒng)。其中，傳感器的類型有，光線傳感器，時(shí)間傳感器和移動(dòng)傳感器，ABB

i-bus

EIB智能安裝系統(tǒng)就是1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，只要是元件，都是1個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)連接在同一根2芯雙絞線介質(zhì)的總線上，所以不分主從隸屬關(guān)系的實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊從而完成控制和被控制。研究?jī)?nèi)容這篇論文先分析學(xué)校教室的燈光的使用特點(diǎn)、自然光強(qiáng)度，學(xué)習(xí)用光的強(qiáng)度需求和傳統(tǒng)系統(tǒng)的不足，提出了一種基于單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng)。然后從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了介紹。整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)為主控模塊，其外圍模塊的主要模塊是：環(huán)境光采集電路模塊、紅外線傳感器模塊、時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、按鍵電路、存儲(chǔ)模塊、超時(shí)報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊。根據(jù)教室合理開燈的條件，用單片機(jī)對(duì)人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別與判斷后，來(lái)智能控制教室里燈光的亮或滅。最后顯示了整個(gè)控制系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程。為表建立了四種樣式：1.三線表2.表題（表序和表名）3.表標(biāo)題行、標(biāo)題列為表建立了四種樣式：1.三線表2.表題（表序和表名）3.表標(biāo)題行、標(biāo)題列4.表內(nèi)容（除標(biāo)題行、標(biāo)題列外的單元格）5.續(xù)表字樣（表太長(zhǎng)分頁(yè)顯示時(shí)才需要）2.1教室里燈光特性首先關(guān)注的是教室里燈光的用途，白天自然光強(qiáng)度足夠高，足夠支持學(xué)生所需要的看書要求和寫作要求，晚上無(wú)自然光或者說(shuō)自然光強(qiáng)度很低時(shí)，學(xué)生以在教室自習(xí)為主，不排除某些教室被用來(lái)上課，不管是哪一種，為了學(xué)生的身體，都需要保證教室里的燈光強(qiáng)度足夠支持學(xué)習(xí)或者自習(xí)，但是相應(yīng)的造成了很多的電能浪費(fèi)。因此，在保證光強(qiáng)度的前提下，研究一種可以節(jié)能的智能燈光控制系統(tǒng)。為了節(jié)約能源，最直接的方法就是改善燈泡，大量使用節(jié)能燈就能既能保證光照強(qiáng)度足夠，并且也可以節(jié)省大量的能源，提高設(shè)備照明的效率，一般都能滿足教室的用光需求。高效的智能燈光控制系統(tǒng)也可以大量的節(jié)省電能。教室燈開或者關(guān)由學(xué)生和光強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù)共同控制，自然光強(qiáng)度足夠時(shí)，教室里絕不開燈，當(dāng)自然光強(qiáng)不夠時(shí)并且教室里有學(xué)生需要用到燈光時(shí)，該系統(tǒng)控制教室的燈打開，在自然光強(qiáng)度足夠或者學(xué)生離開時(shí)，系統(tǒng)控制關(guān)閉燈光。而教室里是否有人就依靠環(huán)境光采集電路和光敏電阻來(lái)共同決定和控制。2.2系統(tǒng)控制方案分析智能控制首先有控制器，人體存在與否和自然光強(qiáng)度是否足夠?yàn)閮蓚€(gè)參數(shù)，自動(dòng)控制和手動(dòng)控制相互兼容，不管哪種控制，都由硬件和軟件兩大部分組成，硬件設(shè)施是基礎(chǔ)，為軟件實(shí)施提供保障和平臺(tái)，而軟件部分是將硬件部分采集的參數(shù)將由設(shè)計(jì)好的程序加以分析處理，達(dá)到控制燈光的效果。整個(gè)系統(tǒng)所處的環(huán)境是學(xué)校教室，由于人體傳感器和光敏電路容易受環(huán)境的影響，因此需要加添相應(yīng)的抗干擾措施。而且由于教室里會(huì)大量配備這種燈光控制管理系統(tǒng)，成本低廉也是一個(gè)重要的參考因素。教室燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件，加了環(huán)境光傳感器，存儲(chǔ)器，人體存在傳感器，按鍵電路時(shí)鐘模塊等作為模塊，結(jié)構(gòu)圖如3-1所示。環(huán)境光傳感器模塊由光敏電阻電路組成，當(dāng)自然光增強(qiáng)，電阻很小，當(dāng)無(wú)自然光或自然光強(qiáng)度變低時(shí)，電阻變得很大，這樣就將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流，而電流這種電信號(hào)可以被采集起來(lái)。而電阻突變的點(diǎn)可以由需要的光強(qiáng)度來(lái)手動(dòng)變化。人體存在傳感器模塊可以用紅外線傳感器模塊，由人體所發(fā)出的特殊波長(zhǎng)紅外線來(lái)控制，一般市場(chǎng)上的紅外線傳感器以HP-28為主，該傳感器有著成本低，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適合大量配備。系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存可以由X5054組成，這是一種512字節(jié)的，同時(shí)兼顧著看門狗和監(jiān)測(cè)電源的作用的儲(chǔ)存器。環(huán)境光采集傳感器（光敏電路）單片環(huán)境光采集傳感器（光敏電路）單片機(jī)系統(tǒng)EEPROM存儲(chǔ)器模塊 人體存在傳感器看門狗模塊人體存在傳感器看門狗模塊按鍵電路模塊按鍵電路模塊時(shí)鐘模塊圖時(shí)鐘模塊繼電器驅(qū)動(dòng)模塊繼電器驅(qū)動(dòng)模塊燈光超時(shí)報(bào)警模塊燈光超時(shí)報(bào)警模塊圖3-1系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)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：寫入方式：寫入程序的方式有兩種，AT89C5僅僅1支持并行寫入，不支持其他，并且同時(shí)需要燒寫電壓較高，高達(dá)10v以上。但是AT89S51不僅支持在線可編程寫入技術(shù)，還支持串行寫入技術(shù)，而且具有速度快、穩(wěn)定性好，成本更低等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且所需燒寫電壓也不高，燒寫電壓也僅僅需要4~5V即可。工作所需電源范圍：AT89S51電源范圍寬達(dá)4.5-5-5V,在此范圍內(nèi)都可以正常工作而AT89C51在低于4.3V和高于5.6V電壓的時(shí)候則會(huì)出現(xiàn)死機(jī)甚至燒壞的情況。3.工作頻率：目前AT89S51的性能遠(yuǎn)高于AT89C51,AT89S51極限工作頻率可達(dá)到32MHz，而AT89C51工作極限頻率僅為25MHz。4.加密功能：AT89S51算法更新，漏洞更少，不易出錯(cuò)，安全系數(shù)更高，這讓解密AT89S51幾乎不可能，保密性能遠(yuǎn)超AT89C51.5.抗干擾性：內(nèi)部自帶1個(gè)看門狗計(jì)時(shí)器用來(lái)減少外部信號(hào)造成的干擾，而AT89C51本身不具有抗干擾的能力，實(shí)驗(yàn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。6.使用壽命更長(zhǎng)：據(jù)說(shuō)可以運(yùn)行上萬(wàn)次，最少也能運(yùn)行4000次，而AT89C51僅僅只能使用2000次，相對(duì)來(lái)說(shuō)AT89S51的成本低，性價(jià)比遠(yuǎn)超AT89C51。7.AT89S51可以替代AT89C51使用，同樣的程序，運(yùn)行結(jié)果相同,但是AT89C51不可替代AT89C51。8.在市場(chǎng)價(jià)格方面，AT89C51的功能更少，價(jià)格更貴，不適合在教室里大量配備，而AT89S51成本更低，功能更多，穩(wěn)定性更好，適合大量配備。AT89S51是一種低功耗，具有8K在線可編程Flash存儲(chǔ)器的單片機(jī)，此外AT89S51具有可多次編程，合理安排RAM空間，電路簡(jiǎn)潔，能耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，將AT89S51單片機(jī)作為本系統(tǒng)模塊的主控芯片。主控芯片的主要特征見(jiàn)如表3-1所示表3-1AT89S51單片機(jī)芯片主要特征表AT89S51引腳外圍器件引腳說(shuō)明P1.0X504SIX5045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P1.5DS1302CLKP1.6DS1302I/OP1.7DS1302RSTP3.0-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)段這個(gè)系統(tǒng)采用9伏特變壓器，外接220伏特電源時(shí)，經(jīng)過(guò)變壓器工作，將220v的家庭用電變壓到9v，最后經(jīng)過(guò)二極管整流，電解濾波，得到5v的直流電壓，就可以給單片機(jī)及其單片機(jī)外圍電路供電。圖3-2系統(tǒng)供電原理圖環(huán)境光采集電路光電傳感器是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的裝置，并且還具有將光信號(hào)放大的功能，當(dāng)光照強(qiáng)度不夠甚至是無(wú)光時(shí)，三極管穿透電流為暗電流，當(dāng)光照強(qiáng)度足夠支持教室所需要時(shí)，穿透電流增大，變成光電流，此外光電流的大小和光照強(qiáng)度成正比，電阻和光照強(qiáng)度成反比，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，光電流越大，于是光信號(hào)就被轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，而光敏三極管極其敏感，而且電流小，電壓低，發(fā)光均勻穩(wěn)定成本低可大量購(gòu)買的優(yōu)點(diǎn)。光敏電阻采集參數(shù)工作原理圖如圖3-3所示。當(dāng)光照強(qiáng)度低于需要值時(shí)，（這個(gè)值由管理員設(shè)定好，一般都是學(xué)生讀書需要的最低光照強(qiáng)度），光敏電阻很大，當(dāng)大于100千歐時(shí)，三極管Q8輸出高電平，在電路中工作，當(dāng)光照強(qiáng)度足夠時(shí)（達(dá)到設(shè)定值時(shí)），光敏電阻小于1千歐，輸出低電平，在電路中不工作，其中R9是一個(gè)調(diào)整參數(shù)的器件。圖3-3光敏電阻采集參數(shù)工作原理圖時(shí)鐘模塊教室里是否有人也和時(shí)間有關(guān)，半夜十點(diǎn)之后和節(jié)假日放假后，教室里不太可能有人，所以這個(gè)系統(tǒng)也和時(shí)間有關(guān)。老舊的芯片，雖然成本低，但是這些芯片的有著引腳太多，體積大，占用的口線多的缺點(diǎn)，顯然不適合用在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)上。所以要挑選一個(gè)有著成本低，引腳少，體積小等優(yōu)點(diǎn)的芯片，DS1302就符合這所有優(yōu)點(diǎn)，可以大量購(gòu)買使用。該芯片使用24時(shí)計(jì)時(shí)方法，有自動(dòng)閏年補(bǔ)償?shù)裙δ?，具有體積小，成本低廉，便于安裝等優(yōu)點(diǎn)考慮到系統(tǒng)停電的時(shí)候甚至作為電源為時(shí)鐘電路提供電能，DS1302這個(gè)芯片采用串行通信方式，不僅可以提供作為電源的功能，還有體積小，精度高等功能，工作電壓低，基本上可以滿足系統(tǒng)芯片的全部要求。時(shí)鐘內(nèi)置芯片圖如下圖3-4所示。圖3-4時(shí)鐘內(nèi)置芯片圖DS1302與單片機(jī)接口電路連接原理圖如圖3-5，其中Vcc2外接3.6V的一枚電池，為DS1302的備用電源。連接單片機(jī)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖3-5DS1302連接單片機(jī)電路圖人體存在傳感器模塊在自然界中，不僅僅是人可以發(fā)出紅外線，小動(dòng)物也可以發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外線，因?yàn)闊嵝图t外傳感器抗干擾能力強(qiáng)，波長(zhǎng)寬，成本低廉，適合在學(xué)校的環(huán)境工作，所以本系統(tǒng)采用的是熱型紅外傳感器。1.熱型紅外傳感器工作原理如下：人體體溫恒定，一般都是36度以上，38度以下，會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的紅外線如果教室里能檢測(cè)到一定量的紅外線，則發(fā)出有人的信號(hào)。該傳感器是專門為檢測(cè)人體是否存在而被創(chuàng)造出來(lái)的，所以精度十分高。2)表面有抗干擾材質(zhì)，抗干擾性強(qiáng)。3)當(dāng)有人進(jìn)入教室后，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，產(chǎn)生一個(gè)人體存在的信號(hào)，返還給單片機(jī)2.人體存在信號(hào)采集電路人體傳感器主要特性如下：1)自動(dòng)采集高電平2)可重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)有人體的時(shí)候是高電平，當(dāng)檢測(cè)到無(wú)人的情況下，延時(shí)十五秒，若檢測(cè)仍然無(wú)人，則輸出低電平。3)需要的功率低；4)適應(yīng)溫度-20度到55度，可以應(yīng)付很多的環(huán)境。紅外傳感器的1號(hào)引腳是電源信號(hào)端，3號(hào)引腳是地信號(hào)端，2號(hào)引腳是采集信號(hào)輸出端。電容為6800微法，電阻為100千歐，其電路原理圖如圖3-6。圖3-6人體傳感器設(shè)計(jì)電路圖看門狗模塊看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是人工設(shè)定的，如表3-2所示，狀態(tài)寄存器一共有6位，每一位狀態(tài)寄存器都與看門狗電路有關(guān)表3-2看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間表7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIPWD1=0，WD0=0，預(yù)置時(shí)間2.1sWD1=0，WD0=1，預(yù)置時(shí)間0.6sWD1=1，WD0=0，預(yù)置時(shí)間0.4sWD1=1，WD0=1，看門狗不工作看門狗電路時(shí)間的長(zhǎng)短可以由自己設(shè)定好，一般和系統(tǒng)相比，略微高一點(diǎn)?？撮T狗電路圖如下圖3-7所示：圖3-7看門狗電路圖看門狗電路能在電路低電平工作時(shí)避免死機(jī)甚至程序出錯(cuò)等情況的發(fā)生。超時(shí)報(bào)警模塊教室里，當(dāng)使用手動(dòng)控制燈光開與關(guān)時(shí)，由于學(xué)習(xí)的時(shí)候入迷或者說(shuō)最后一個(gè)離開的學(xué)生因?yàn)榇中拇笠?，忘記關(guān)燈就會(huì)造成無(wú)人的教室里長(zhǎng)時(shí)間開著燈，浪費(fèi)大量的電能。所以就要加一個(gè)超時(shí)報(bào)警電路，減少或者避免這種情況的發(fā)生，不僅能夠節(jié)省電能，還能方面老師更好更方便的管理教室。無(wú)人超時(shí)報(bào)警電路圖如下圖3-8所示：圖3-8超時(shí)報(bào)警電路圖繼電器驅(qū)動(dòng)模塊如圖3-9所示，繼電器驅(qū)動(dòng)接口負(fù)載電路的電路圖，繼電器由三極管啟動(dòng)。啟動(dòng)后初始化為高電平，若不是高電平，三級(jí)管開始工作，繼電器驅(qū)動(dòng)負(fù)載，使電燈亮起來(lái)。整個(gè)硬件電路圖比較簡(jiǎn)單。圖3-9繼電器驅(qū)動(dòng)接口負(fù)載電路圖按鍵電路按鍵控制電路圖由圖3-10所示。一共4個(gè)輸入信號(hào)端P2的4個(gè)低口為輸入信號(hào)端，當(dāng)所有按鍵都沒(méi)有按下時(shí)，均為高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的變成低電平，確定哪個(gè)端口被按下后，4個(gè)二極管和電阻變成與門電路，當(dāng)任意按鍵按下，電平變低，只要利用電平變化產(chǎn)生的中斷，確定被按下的按鍵，再來(lái)執(zhí)行相互對(duì)應(yīng)的程序功能。圖3-10按鍵控制電路3.10小結(jié)對(duì)于本實(shí)驗(yàn)所需要的主控芯片單片機(jī)，選取了AT89S51單片機(jī)作為主控芯片單片機(jī)，該芯片具有可重復(fù)書寫功能，且成本低廉，基本能滿足該實(shí)驗(yàn)的全部要求。然后對(duì)于各大模塊做了相應(yīng)的了解，從成本到功能強(qiáng)度進(jìn)行具體的分析后，了解了工作原理，完成了教室燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。教室燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體流程圖教室的燈控制模式有2種，分別是人工控制和智能控制，由于出廠時(shí)就已經(jīng)默認(rèn)為智能控制，需要變成人工控制時(shí)，按下按鍵。若有鍵按下，系統(tǒng)就進(jìn)入手動(dòng)模式，通過(guò)人為按鍵來(lái)判斷燈光是開還是關(guān)。如果沒(méi)有鍵按下，默認(rèn)為自動(dòng)模式，這時(shí)光采集電路判斷自然光的強(qiáng)度，如果光強(qiáng)度足夠支持學(xué)生學(xué)習(xí)，則關(guān)燈，如果自然光強(qiáng)度不夠支持學(xué)生學(xué)習(xí)，則通過(guò)紅外線傳感器來(lái)判斷教室內(nèi)是否有人的存在，若有人則開燈，若無(wú)人，則仍然熄燈。燈光是開還是關(guān)由繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制。然后多次試驗(yàn)，直到找到適合的光照強(qiáng)度，找到合適的光照強(qiáng)度后，則將這個(gè)系統(tǒng)編程，放入單片機(jī)中，使單片機(jī)運(yùn)行起來(lái)。對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)的主程序是一個(gè)無(wú)限循環(huán)的過(guò)程，也是一個(gè)反復(fù)調(diào)試子程序的過(guò)程，子程序中相互轉(zhuǎn)化鑲嵌套用，命令子程序完成命令對(duì)應(yīng)的具體操作，中斷子程序可以控制功能子程序，而最重要的監(jiān)控子程序分析來(lái)在外部的命令，把控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序的入口，起一個(gè)“帶路人”的作用。所有的功能都在這個(gè)“大房子”中進(jìn)行，包括激活看門狗，采集外部信號(hào)，接收外部按鍵信號(hào)等。所以系統(tǒng)初始化自檢查是整個(gè)系統(tǒng)能運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的必要條件。檢測(cè)芯片是否進(jìn)入準(zhǔn)備啟動(dòng)狀態(tài)，檢測(cè)紅外線傳感器是否能夠檢測(cè)到人體發(fā)出的紅外信號(hào)，檢測(cè)有無(wú)硬件故障等。系統(tǒng)的總體流程框圖如圖4-1所示：自診斷開始自診斷開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化按鍵否？鍵盤掃描程序Y按鍵否？鍵盤掃描程序YNNNN有有人嗎？YY光照強(qiáng)度夠嗎？光照強(qiáng)度夠嗎？YNN亮燈亮燈延時(shí)10秒延時(shí)10秒YY有人嗎？有人嗎？NN熄燈熄燈圖4-1系統(tǒng)的總體流程圖4.2各子模塊流程圖定時(shí)中斷就是指到了一定時(shí)間內(nèi)，內(nèi)部計(jì)時(shí)器發(fā)出一個(gè)信號(hào)，計(jì)時(shí)器發(fā)出一種信號(hào)作為請(qǐng)求中斷信號(hào)。定時(shí)中斷為周期性循環(huán)中斷，到了設(shè)計(jì)好的時(shí)間，內(nèi)部計(jì)時(shí)器就發(fā)出一個(gè)信號(hào)，向芯片發(fā)出請(qǐng)求中斷信號(hào)，此時(shí)系統(tǒng)中斷后，無(wú)需派專人保護(hù)，程序圖如下圖4-2所示。中斷時(shí)間到了嗎中斷時(shí)間到了嗎YY中斷中斷NN下一步下一步圖4-2系統(tǒng)定時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)圖由于本系統(tǒng)的運(yùn)用環(huán)境為大學(xué)教室，所以不同的地點(diǎn)對(duì)于光照信號(hào)的采集多多少少都還是會(huì)出現(xiàn)一些誤差，而采集的自然光是一個(gè)非線性的變化，而且與教室里的桌椅板凳擺放有著明顯的關(guān)系，因此必須好好考慮如何合理擺放采集自然光信號(hào)的裝置來(lái)減少誤差，才能更好的反應(yīng)教室里實(shí)際的自然光度情況。該系統(tǒng)就是為了避免教室里長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人但是長(zhǎng)時(shí)間亮燈造成的電能浪費(fèi)而設(shè)計(jì)出來(lái)的，因此在教室里無(wú)人或者教室里的自然燈光足夠強(qiáng)時(shí)，燈光始終不開啟，而只有當(dāng)教室里有人且自然光的強(qiáng)度不夠支撐這學(xué)習(xí)的時(shí)候才會(huì)開燈。燈光是否開啟和人體存在與否的邏輯關(guān)系圖如表4-1所示：表4-1燈光亮或滅與人體是否存在關(guān)系表自然光強(qiáng)度教室里人的存在與否教室的燈光強(qiáng)無(wú)滅強(qiáng)有滅弱無(wú)滅弱有亮根據(jù)表4-1所示，自然光強(qiáng)度和人體是否存在教室里共同控制著教室里燈具的亮或暗，因此可以將這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行操作，使驅(qū)動(dòng)繼電器工作起來(lái)?？傻玫浇淌业臒魻顟B(tài)與人體存在與否，軟件程序代碼為：Function:BodySensorandlighttolightport356DoSensLight:Movc,port33;SignalofSensorAnlc,port37Cplc;havepersonandnolightMovport35,c;onrelay1Movport36,c;onrelay2JncSensOut;nopersontooutHaveperson:MovsensDelayBuf,#5;delay5minuteSensOut:out但是由于生活中，大學(xué)教室里并不是僅僅只有人能發(fā)出10微米的特定紅外線波長(zhǎng)，比如某些小動(dòng)物，像貓貓狗狗這些小動(dòng)物就會(huì)對(duì)人體存在傳感器采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾，可能會(huì)出現(xiàn)教室里只有一只貓，而燈亮一晚上的情況，依然是和節(jié)省電能這個(gè)最初的想法南轅北轍，因此就要想辦法將這些干擾信號(hào)降到最低。1.防止寵物等小動(dòng)物對(duì)傳感器采集信號(hào)的干擾，可以將探測(cè)器安裝在1米左右的高度，這個(gè)高高度一般都能檢測(cè)到人體存在的信號(hào)并且很難采集到小動(dòng)物小寵物的信號(hào)。2.手機(jī)也會(huì)源源不斷地放出電磁波，可能也會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生性能上的干擾。3.防止某些鹵素大燈透過(guò)玻璃照射卻沒(méi)有采集到燈光信號(hào)，這樣容易產(chǎn)生同時(shí)開著兩種燈的情況。電壓表測(cè)量輸出電壓電壓表連接電源部分，若電壓表示數(shù)等于電源電壓或略小于電源電壓則解決問(wèn)題或更換電源，電源調(diào)試流程圖如下圖4-3所示。電壓表測(cè)量輸出電壓N結(jié)構(gòu)是否滿足要求N結(jié)構(gòu)是否滿足要求檢查原因并解決檢查原因并解決電源調(diào)試完成Y電源調(diào)試完成Y圖4-3電源調(diào)試流程圖輸入一個(gè)小程序，若系統(tǒng)可以工作，則無(wú)問(wèn)題，否則檢查原因并解決。最小系統(tǒng)檢測(cè)圖如下圖4-4所示。輸入小程序輸入小程序檢查原因并且解決N能否工作檢查原因并且解決N能否工作YY完成調(diào)試完成調(diào)試圖4-4最小系統(tǒng)調(diào)試圖下載按鍵程序后，按下按鍵，相應(yīng)端是否能采集到對(duì)應(yīng)的信號(hào)，若能采集到正確的信號(hào)則無(wú)問(wèn)題，若不能采集到信號(hào)或采集到錯(cuò)誤信號(hào)則查看硬件軟件的問(wèn)題并解決。按鍵電路調(diào)試圖如下圖4-5所示。下載按鍵程序下載按鍵程序硬件連接無(wú)誤硬件連接無(wú)誤N是否采集到信號(hào)N是否采集到信號(hào)查看硬件查看硬件和相應(yīng)軟件YY按鍵調(diào)試部分成功按鍵調(diào)試部分成功Nj你NN圖4-5按鍵電路調(diào)試Nj你NN在硬件部分正確的條件下，給電路一個(gè)采集信號(hào)，若采集端采集到的信號(hào)后，達(dá)到要求，則電路調(diào)試成功，若不達(dá)到要求，則調(diào)整對(duì)應(yīng)的物理量，直到滿足要求，采集電路調(diào)試圖如下圖4-6所示。給電路所需要的采集信號(hào)給電路所需要的采集信號(hào)電路調(diào)試成功YY硬件連接硬件連接是否達(dá)到要求是否達(dá)到要求調(diào)整物理量采集端采集信號(hào)N調(diào)整物理量采集端采集信號(hào)N圖4-6采集電路調(diào)試圖DS1302，剛買來(lái)一個(gè)新的芯片需要加入一個(gè)新的自檢化程序，程序代碼如下圖所示：Function：StartcheckDS1302DSCheck:MovR6,#DS1302Sec+1;SecondTimeACallDSRd1ByteMovDSCheckData,aCjnea,#60H,$+3DSCheckNext:JncDSSetTime:a>=60HtoSetDS1302'sTimeAcallDSDelay;DS1302delay1secondMovR6,#DS1302Sec+l;a<59HReadDS1302'sSecondagainACallDSRdlByteCjnea,DSCheckData,DSOK;TwoDSSecofReadingisdifferentAJMPDSSetTimeDSOK:Ret自檢完以后，必須先初始化，需要把RST端變成高電平，若RST輸入端不是高電平的話，數(shù)據(jù)傳輸立刻終止，并且芯片引腳立即增大阻抗到很高。在數(shù)據(jù)輸入完，芯片讀取完之后，RST端才能變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)，低電平可以防止外部干擾對(duì)芯片的內(nèi)部時(shí)鐘。同時(shí)，為了防止復(fù)位輸入端受到外部干擾，當(dāng)有要求上電的時(shí)候，RST端只能置0。數(shù)據(jù)輸入的流程圖如下圖4-7所示：開機(jī)開機(jī)復(fù)位端變高數(shù)據(jù)傳輸一次復(fù)位端變高數(shù)據(jù)傳輸一次寫命令字節(jié)寫命令字節(jié)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)位端變低完成一次輸