教室照明控制器的设计.doc

0 目录 第 1 章 绪论.1 1.1 设计意义.1 1.2 国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题.1 1.3 本课题设计的内容与目标.3 1.3.1 设计内容.3 1.3.2 设计目标.3 1.4 本课题拟解决的关键问题.4 第 2 章 方案论证.5 2.1 教室灯光控制器简介.5 2.2 系统控制方案论证.5 第 3 章 系统控制模块的硬件设计.8 3.1 单片机的选择.8 3.2 光照检测方式.9 3.3 人体感应方式.9 3.4 照明设备驱动电路.10 3.5 ds1302 时钟电路.10 3.6 控制系统的主要硬件电路.11 3.6.1 系统主控电路.11 3.6.2 日光强度检测模块电路.12 3.6.3 热释电红外人体检测模块电路.14 3.6.4 系统时钟电路.16 3.6.5 键盘管理模块电路.18 3.6.6 8 锁存器 74ls573 介绍.20 3.6.7 超时报警电路.21 3.6.8 系统供电电路.22 3.6.9 照明设备控制电路.23 3.7 智能照明控制系统照明负荷计算.25 3.7.1 计算结果分析.26 第 4 章 控制模块软件设计.27 4.1 系统监控主程序模块.27 4.1.1 系统自检初始化.28 4.1.2 定时中断处理.28 4.1.3 多任务操作系统的构建.29 4.2 数据采集模块.30 4.2.1 存在传感器的优缺点.30 4.2.2 数据采集软件设计的实现.30 4.2.3 人体存在传感器的抗干扰措施.31 4.2.4 人体存在传感器的安装要求.31 4.3 时钟模块.32 4.3.1 数据输入输出.32 4.3.2 时钟内部寄存器的使用.32 4.3.3 时钟自检初始化.33 1 4.4 显示驱动模块.34 4.5 系统键功能.34 第 5 章 总结.35 5.1 出现的问题.35 5.2 建议.35 致谢.37 参考文献.38 0 第第 1 1 章章 绪论绪论 随着科学技术的发展，智能产品深入生产生活各个领域，是生活方式产生 巨大的变化。在节能方面，由于智能控制的介入，使得其效率大大的提高，产 品应用范围更广，适应环境能力更强。 1.11.1 设计意义设计意义 随着国名经济的快速发展，高等教育越来越被政府关注和重视，校园规模 也随着高等教育规模的扩大而扩大，教室的数量也大幅度增加。为使师生有舒 适的教学和学习的环境，在教室的面积、设施和照度方面，学校在力所能及的 范围内予以最大的改善。但由于大学开放式的管理模式，以及部分大学生的节 能意识的浅薄，高校的教室在白天室内照度很高的情况下，仍然普遍存在开灯 作业；夜间许多教室，即使有几个学生在教室自习，但室内照明设施全部开启； 另外，长眠灯比比皆是，人走不熄灯的现象到处存在。为了绿色节约型社会， 本文设计了一种智能照明控制系统，可以合理有效地利用照明灯光，从而大大 地减少高校照明能源浪费的现象。 目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但对教室灯光的控制，尤 其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。 各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室 用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源 理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管 理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这 些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。 于是，开发简便，实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。 1.21.2 国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题国内外教室灯光控制器研究的现状及其存在的问题 世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气，面丹麦在能源利用方面 的成功经验提供了很好的借鉴。从 1974 年以来，尽管丹麦国民收入增长了 50%。丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是 oecd 成员国中能源消耗量和国 1 民收入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统。例如丹麦热电周 供热电厂 (chp)。两且，他们尽可能的有效利用资源。这样，他们的能源使用总效率达到 了 90%。丹麦政府很重视住房空同用电的节约，并设立了对新建房屋节能的诸 多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，他们要支付比没有节能方 案房屋高出 8%的费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗 斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约 6%的总系统功率，并具有 更高的光通量和平均光通量。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤 钨灯，可节能 60%的电能。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能 源，节约电能。 中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量 不低，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的 3-10 倍。能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。从环境和自然资 源角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展 战略中一个关键因素。此外， 能源问题不仅关系经济发展和环境生态，在特定情况下还会对社会稳定有很大 影响。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程 未来五年问将在公用设旅、 宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广 1.5 亿 只节能灯，节电 290 亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采 购每只补贴 3 至 4 元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的 电光源 产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由 1995 年的 1：6.25 上升到目前的 1：1.5。 目前，我国照明用电约占社会总用电量 12%，采用高效照明产品代替传统 的低效照明产品可节电 60%-80%。如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己 推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据估算年节约用电可达 3442 万千 瓦时，节约电费 2519.7 万元。政府已经在商厦、学校、医院等更换 24 万只节 能灯具。在奥运工程的建设上、也大量运用节能技术，北京的奥运场馆“水立 方” ，通过采用大量的节能灯具，装备新技术，通过增强透光性白天可节约照明 能耗 50%。 我们党在 2000 年 10 月 11 日党第十五届中央委员会第五次会议通过 的 2 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议中明确指出： “加强基础设施建设是今后五年至十年一项十分重要的任务。 ”其中提到的基 础设施建设就包括了能源建设。 建议还强调了能源建设要发挥资源优势，优 化能源结构，提高利用效率，加强环境保护。面临如此紧迫的能源问题，我们 应该把着眼点放在“高效”利用“清 洁”能源上。由此可见，节能照明用电， 对节能具有重要的意义。 目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时 也开灯，课上完离开教室后灯还亮着的现象普遍存在；而且，节能规划极为欠 缺，教室的灯光 控制由管理人员手工代替，教室极多，管理人员忙不过来,这 样就造成不必要的电能 浪费和经济损失。基于以上种种原因，提高教室用电效 率就成为学校节能的重要且主要的措施之一，因此节能技术的重要手段之一就 是教室灯关自动控制系统的设计无疑就成为其中一项重要课题。 1.31.3 本课题设计的内容与目标本课题设计的内容与目标 1.3.11.3.1 设计内容设计内容 本课题设计的内容有以下几点： （1） 了解教室照明光强的标准； （2） 调研教室灯光照明需求以及环境光强弱与开关灯的关系； （3） 设计人体存在探测技术，探测角度与范围； （4） 设计传感器在教室分布，安放问题、是否一灯一个传感器或多灯共 用传感器； （5） 设计确定人体传感器的有关参数； （6） 设计灯光控制器电源问题； （7） 设计控制器参数值设定的要求及方案； （8） 设计人工设置参数、掉电保存参数的问题； （9） 设计使用遥控器灯光控制技术； （10）设计与现有教室照明相兼容，以替代，不易被偷盗、被仿制，易于 维护维修 等控制技术； 3 1.3.21.3.2 设计目标设计目标 设计的教室灯光控制系统能用于现有教室照明系统的人性化智能管理。实 现自动、手动灯光控制相兼容，以降低成本；通过反复试验和改造，最终达到 可靠性、 实用性、推广性较好的目标。 1.41.4 本课题拟解决的关键问题本课题拟解决的关键问题 本课题拟通过实验设计教室灯光的各种控制方案解决如下关键问题； （1） 传感器与教室灯光配合安装的问题； （2） 环境光参数输入采集问题； （3） 人存在传感器参数输入采集问题； （4） 开关灯的自动与手动兼容措施； 4 第第 2 2 章章 方案论证方案论证 2.12.1 教室灯光控制器简介教室灯光控制器简介 本课题设计的控制器可有效地实现教室灯光的智能控制。其输入参数主要 是人体存在信号和环境光强度信号等外界因素。环境光强度在一定阀值以下且 有人存在时开灯，实验证明这种方案可以实现对灯光进行智能控制。 教室灯光控制器一般安装在教室内避开电灯直射的位置，且人体传感器安 置时应使人体活动方向与人体传感器中两个热释电元连线方向垂直，这样可使 人体存在信号采集更加灵敏、可靠，同时还要尽可能避免外界风直接吹向人体 传感器。 2.22.2 系统控制方案论证系统控制方案论证 1.手动教室照明系统设计 该控制系统采用传统的手动照明设计方法，采用传统的手动(开和关两种) 控制方式，使用但是它已经不能解决实际场景对照明效果的不同需求，简单的 控制方式更不便于管理和维护。以节约能源为目的，与现代通信技术、计算机 技术、控制技术等相结合的智能照明技术，满足了“绿色照明”的设计要求， 具有较大的发展空间。 2.基于 plc 原理的照明系统设计 该控制系统采用 plc 控制，随着我国教育事业的发展，学校照明用电量越 来越大，电能损失也随之增加。现在大多数教室的照明控制系统都是采用浪费 现象比较严重。教室中的开关虽然能够实现分区控制，但是有人很少去关心哪 排灯由哪个开关去控制，因此就出现了所谓的长明灯现象。为了针对这种情况， 本文设计出了一种用 p l c 作为控制器的节能、智能控制系统。使整个系统处 于自动的工作状态，实现对教室照明系统的智能控制。一方面减少了人工的参 与，更为主要的是实现了人走灯灭，人来灯亮，使长明灯现象得到解决，使教 室的照明用电得到合理有效的利用。该系统的工作原理是：当教室无人时所有 的灯都自动关闭；当教室有人时，且照度达不到设定的要求时自动打开人所在 区域的灯；当教室有人时且照度达到设定的要求时自动关闭人所在区域的灯。 5 对于使用投影仪的多媒体教室，可以实现在投影仪开启后延迟一定的时间，自 动关闭讲台区对应的灯以达到较佳的视觉效果。其控制系统框图如 2-1 图所示。 图 2-1 plc 系统控制框图 3.基于单片机原理的照明系统设计 该控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数，能够实现 自动与手动控制相兼容。在自然光强度大于 300（lx）时，而且有人存在，都 不开灯；在自然光强度小于 150（lx）时，有人存在且超过一定时间，控制器 自动打开电灯，直到人离开时延时一定时间后在关灯。同时，还可设置作息时 间来控制，夜晚超过 11 点时，若还有人存在，则关闭自动控制器的运行，改用 开关来手动控制，以解决在特殊情况下，自动控制器的不人性运行。所设计的 教室灯光控制器主要有硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系 统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端 口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各种功 能，达到设计目的。 系统控制单元是以单片机主控模块为核心，其他外围电路包括：系统供电 模块、硬件时钟模块、人体存在传感器模块、及超时报警模块，其结构框图如 图 2-2 所示。 根据毕业设计要求本次设计采用基于单片机原理的照明控制系统。 6 max485 教室 1 教室 2 教室 8 电源 超时报警电路 照明驱动电路 89c2 051 rst/复位 光敏检测电路 热释电红外传感器 ds1302 时钟控 制制 . 图 2-2 结构框图 7 第第 3 3 章章 系统控制模块的硬件设计系统控制模块的硬件设计 考虑到本系统所安装的环境影响因素比较多，且教室控制设备中的人体存 在传感器等经常会因环境情形变化而不稳定，所以设计过程中，电子元器件的 选用，线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。 3.13.1 单片机的选择单片机的选择 1.mcs-51 单片机 at89c2051 是美国 atmel 公司生产的低电压、高性能 cmos 8 位单片机， 片内含 2k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（perom）和 128bytes 的随机 数据存储器（ram） ，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生 产，兼容标准 mcs-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 flash 存储单 元，at89c2051 单片机在电子类产品中有广泛的应用。 at89c2051 是一带有 2k 字节闪速可编程可擦除只读存储器 （eeprom）的低电压，高性能 8 位 cmos 微处理器。它采用 atmel 的 高密非易失存储技术制造并和工业标准 mcs-51 指令集和引脚结构兼容。 通过在单块芯片上组合通用的 cpli 和闪速存储器， atmel 的 at89c2051 是一强劲的微型处理器，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度 灵活和成本低的解决办法。 at89c2051 提供以下标准功能： 2k 字节闪速存储器， 128 字节 ram，15 根 i/o 口，两个 16 位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全 双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选 的软件节电工作方式。空 闲方式停止 cpu 工作但允许 ram、定时器/计数器、串行工作口和中断系 统继续工作。掉电方式保存 ram 内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件 的工作到下一个硬件复位。 2.avr 单片机 1997 年,由 atmel 公司挪威设计中心的 a 先生与 v 先生利用 atmel 公司的 flash 新技术, 共同研发出 risc 精简指令集的高速 8 位单片机，简称 avr。相 对于出现较早也较为成熟的 51 系列单片机，avr 系列单片机片内资源更为丰富， 8 接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代 51 系列单片 机。由于采用了高性能的 mcu,省掉了大量的外围器件,如外扩 ram、rom 存储器 等,使硬件结构大大简化,提高了系统的可靠性。 它与其它结构类型单片机相比，avr 具有以下一系列的优点： （1）在相同的系统时钟下 avr 运行速度最快； （2）芯片内部的 flash、eeprom、sram 容量较大； （3）所有型号的 flash、eeprom 都可以反复烧写、全部支持在线编程写 (isp)； （4）多种频率的内部 rc 振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功 能，零外围电路也可以工作； 每个 io 口都可以以推挽驱动的方式输出高、低电平，驱动能力；内部资源 丰富，一般都集成 ad、da 模数器、pwm、spi、usart、twi、 ci 2 通信口、丰富 的中断源等。 方案分析： 除了以上几种单片机，市场上还有好的其它结构单片机。如果实现本系统， 基本上上述三种类型的单片机都可以实现。考虑到 mcs-51 单片机具有较强的代 表性以及该系列单片机资料较多，本设计采用 at89c2051 来实现。 3.23.2 光照检测方式光照检测方式 （1）采用光敏二极管或三极管等光传感器件把环境亮度转换成相应的数字 电平，然后直接接入单片机 io 引脚。 （2）采用光敏电阻把环境亮度转换成相应的电压值（模拟值） ，然后通过 运放后给单片机输入一个标准的数字信号。 由于光敏电阻属于纯阻性器件，所以采用方案一。 3.33.3 人体感应方式人体感应方式 （1）采用红外对管进行检测。红外发送管和红外接收管分别安装在通道两 侧。当某一时刻红外接收管如果接收不到信号表示两者之间有遮挡物通过，可 9 以视为有人体进入。 （2）采用集成电路 bis0001，该芯片是一款具有较高性能的传感信号处理 集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释 电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧 光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企 业、宾馆、 商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照 明和报警系统。 由于方案 1 要求红外发送管和接收管必须相对才行，而且两者距离有限， 实现起来较为不便，所以本设计采用二。 3.43.4 照明设备驱动电路照明设备驱动电路 1.采用可控硅控制 可控硅又称晶闸管，是一种具有三个 pn 结的四层结构的大功率半导体器 件。其具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件 之一。 2.采用继电器控制 继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将 发生跳跃式变化的自动控制器件。其具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体 积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置 中。根据结构不同，可以将其分为电磁继电器、热敏干簧继电器、固态继电器、 磁簧继电器、光继电器等型号。由于电磁继电器简单易用，开关状态极其容易 判断，所以本设计采用电磁继电器来控制。 3.53.5 ds1302ds1302 时钟电路时钟电路 ds1302 存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。 ds1302 可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录， 能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系 统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。传统的数据记 10 录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据 而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器, 占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源， 而且，某些测控系统可能不允许。但是，如果在系统中采用时钟芯片 ds1302，则能很好地解决这个问题。 3.63.6 控制系统的主要硬件电路控制系统的主要硬件电路 3.6.13.6.1 系统主控电路系统主控电路 本系统的主控模块主要采用 atmal 公司的 at89c2051 作为主控芯片， at89c2051 是个低功耗，高性能的 coms8 位单片机，片内含 2kb 的可反复擦写 的只读 flash 程序存储器和 128kb 的随机存取数据存储器（ram）,器件采用 atmal 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 mcs-51 指令系统，片 内置通用 8 位中央处理器和 flash 存储单元。at89c2051 只有 20 个引脚，15 个 i/o 口（其中 pi 是个完整的 8 位双向 i/o 口），2 个外中断口，2 个 16 位可 编程定时计数器，2 个全双向串行通信口，1 个模拟比较放大器。指令系统与 mcs-51 系列完全兼容，除了没有外部数据存储器和外部程序存储器等扩展功 能外，它具有 80c31 单片机的所有功能。 其主要特点位： （1）mcs-51 产品完全兼容； （2）2k 字节可编程闪烁内存； （3）编程次数可达 1000 次； （4）两级程序加密防盗； （5）15 个可编程 i/o 口、2 个 16 位定时器/计数器、可直接驱动 led 显示， 5 个中断源； （6）二级中断优 flash 存储先级、全双工串行口。正是因为 at89c2051 单 片机具有上述特点，尤其是自带 flash 存储器，并且能够有效擦除 1000 次，是 整个系统的硬件电路变得简单，大大缩短了开发周期。 at89c2051 的 cpu 有两种节电工作方式既空闲和掉电方式，遥控器采用了 空闲节电方式。当 cpu 执行完 idl=1（pcon.0=1）指令后，系统进入了空闲工 max485max485 11 作方式，这时内部始终不向 cpu 提供，而只供给中断、串行口、定时器部分。 at89c2051 的 p1 是一组 8 位双向 i/o 口，p1.2-p1.7 提供内部上拉电阻， p1.0 和 p1.1 内部没有上拉电阻。p1 口输出缓冲器可以吸收 20ma 电流并可以直 接驱动 led 当 p1 口引入脚写入“1”时可以做输入端，当引脚 p1.2-p1.7 用作 输入并被外部拉低时，它们将内部的上拉电阻而输出电流。p3 口还用于实现 at89c2051 特殊功能，如表 3-1 所示。 表 3-1 p3 口特殊功能 口引脚功能特性 rxd（串行输入口） p3.o rxd（串行输入口） p3.1 txd(串行输出口) p3.2 into(外中断 0) p3.3 iny1(外中断 1) p3.4 to(定时/计数 0 外部输入) p3.5 t1(定时/计数 1 外部输入) at89c2051 的 p3 口只要七个引脚，p3.6 没有引出。p3 口的 p3.0-p3.5，p3.7 是带有内部上拉电阻的 7 个可吸收双向 i/o 口，p3 口缓冲器可以吸收 20ma 电 流，当 p3 口写入“1”时，它们内部上拉电阻拉高并可作为输入端口，作输入 端时，被外部拉低的 p3 口将用上拉电阻输出电流。 3.6.23.6.2 日光强度检测模块电路日光强度检测模块电路 考虑到教室内部距离窗户远近不同，接受日光度不同的特点，为避免光电 探测器受光面的缺点，应在教室周围进行合理的分布光电探测器,用于探测自然 光的强弱。根据我校主教学楼中日光灯的分布情况如图 3-1 所示： 窗 户 门 灯 分 布 黑板 12 图 3-1 日光灯的分布图 那么光电探测器在教室中的布局则根据此分布情况进行安置，即在每个远 离窗户最远的地方安放一个光电探测器。每个区域的日光灯则由安置在教室内 的按键或远端的主控上位机来控制。此外相邻两个区域装置的探测范围都有一 定的重叠以确保当有人在两个区域中间学习时能够得到足够的光强。这样，当 外界环境中的自然光能满足所需的光强度时，不管教室是否有人，教室灯都不 亮，控制教室日光灯的自动熄灭。当教室用作特殊使用时如多媒体教室则拉上 窗帘，关闭所有灯具或点亮少许微弱的灯具。当教室光强不够教室中有一个同 学单独处于某一个区域时，只有他周围的日光灯亮；当在有人来这个教室时他 们完全可以选择亮灯的地方坐，若选择其他区域情况相似。这样就完成了教室 照明智能控制，起到了节约用电的作用。图 3-2 则体现了考虑因教室的走向与 太阳光的夹角不同而造成亮暗区位置不同对光电探测器装置布局造成的影响。 太阳光 太阳光 图 3-2 教室采光情况 光电传感器是一种能够将光转换成电量的传感器。采用的光敏三极管除了 具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。 在无光照时三极管的穿透电流很小，当暗电流 iceo 有光照时，产生的 ib 增大， 成为光电流 ie。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到 随 暗 区 亮 区 暗 亮 13 图 3-3 环境光采集电路原理图 光照强度变化而变化的电信号。因此光敏三极管灵敏度高，而且体积小、工作 电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点。 环境光采 集电路原理图如图 3-3 所示。当自然光强大于一定程度时，光敏三极管 d6 呈现 底阻状态2. 5v 之前，rst 必须为逻辑 0。无论是读操作还是写操作，都必须在开 头的 8 个时钟周期把提供地址和命令信息的 8 位数据装入到 ds1302 的移位寄存 器。数据在 sclk 的上升沿串行输入，在开始的 8 个时钟周期把命令字装入移位 寄存器之后，若跟随的是写命令字节，则在下 8 个 sclk 周期的上升沿输入数据 字节，若跟随在读命令字节的 8 个 sclk 周期之后，在下 8 个 sclk 周期的下降 沿输出数据字节。 4.3.24.3.2 时钟内部寄存器的使用时钟内部寄存器的使用 ds1302 有控制寄存器和年、月、日、周、时、分、秒等工作寄存器组成。 本系统中只用到工作寄存器中的时分秒及控制寄存器，所应用的各寄存器地址 (命令)及数据寄存器分配情况如表 4-2 所示。 表 4-2 内部寄存器 命令字各位内容寄存器名 写操 作 读操 作 取值 范围 76543210 sec80h81h0059ch10secsec min82h83h0059010minmin 33 10 hr84h85h 0102 或 0023 12/240 a/p hr control8eh8fhwp0000000 charger90h91htcstcstcstcsdsdsrsrs clock burst behbfh 说明： （1）上表中，时钟寄存器内的数据是以 bcd 码的形式存在的。其中秒寄存 器的位定义为时钟暂停位，当此位设置为逻辑 1 时，时钟振荡器停止，ds1302 进入低功耗的备份状态;当把此位置为 0 时，时钟将启动。 （2）小时寄存器的位 7 定义为 12 或 24 小时方式选择位。当为低电平时， 选择 24 小时方式，本系统在设计中采用的就为 24 小时方式。 （3）写保护寄存器的位 7 是写保护位，在对时钟进行操作之前，位 7 应先 置为 0,当它是高电平时，写保护防止对任何其它寄存器进行写操作。此外，充 电寄存器各位的作用及工作原理等在本论文前半部分 ds1302 的硬件设计中己作 过介绍，此处不再详述。 4.3.34.3.3 时钟自检初始化时钟自检初始化 考虑刚买来的时钟芯片处于一切未知状态，于是必须对 ds1302 进行自检初 始化。ds1302 的自检初始化程序设计流程图如图 4-4 所示。 两次读取的秒钟数据是否相同 读取 ds1302 秒钟时间 开始 返回主程序ds1302 正常工作 再次读取秒钟数据 延时 1.5 秒 设置 ds1302 初始时间 秒钟大于 60h？ 34 图 4-4 ds1302 的自检初始化程序设计流程图 4.44.4 显示驱动模块显示驱动模块 系统运行过程中的数据显示是人机相互对话的一个重要通道。通过系统数 据的显示，我们才可以更好的了解系统运行的状态，从而便于对整个系统进行 必要的操作。本系统中采用共阳极的数码管，采用简单又便宜的 a1015 三极管 来驱动数码管的位选，节约成本，程序编写简单。 4.54.5 系统键功能系统键功能 在执行完键盘采集工作后，如果有键按下，程序转入键处理功能程序。系 统根据键采集过程中得到的键号，散转到相应的键处理子程序，通过键盘设置 修改系统工作参数。 第第 5 5 章章 总结总结 5.15.1 出现的问题出现的问题 本课题对适合应用于教室灯光控制系统的控制部分进行了设计。以环境光、 35 人体存在状况等外界环境为控制器的输入参数，比单纯的人员管理教室灯光更 合理，更有效的降低教室灯光的资源费用;同时还加入了时间控制参数，使教室 灯光的控制更加符合学校的作息时间。本控制系统的设计对于各类大、中专院 校的教室灯光管理具有重要的意义，也适用于各类办公室的灯光控制。 该教室灯光系统的控制是以 at89c2051 单片机主控单元为核心，通过相关 电路的驱动，完成对系统设备(电灯)的控制，采用一个二极管闪烁显示整个系 统的工作状态，实现了对教室灯光的自动开灯、关灯控制。系统设计在实现智 能化控制的同时，还设置了手动，这样在系统智能控制偶尔出现故障时，可采 用手动操纵，不至于影响教室灯光的正常应用。系统控制单元的硬件电路中多 采用简易芯片(uln2803, ds1302, x5045 等)，简化了电路设计，同时节省了单 片机 i/0 口资源，为系统进一步扩展留下了空间。系统功能的实现通过采用多 任务模块编写，省去了一些不必要的延时程序，提高了系统的运行效率。系统 的硬件及软件设计，经实验初步证实了系统具有很好的稳定性，提高了电能资 源的利用率。 在保证装置能稳定可靠工作的前提下，硬件设计上尽量采用性价比高的元 器件，以降低成本。软件设计上采用多任务形式对信号的采集、处理，达到最 终控制灯光的目的。 本控制系统与已有的教