毕业设计（论文）-景观灯远程控制器软件设计.doc

南京工程学院自动化学院 本科毕业设计（论文）题目： 景观灯远程控制器软件设计 专 业： 自动化（数控技术） 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起迄日期： 设计地点： Graduation Design (Thesis)The software design of the Landscape Lamps remote ControllerBySupervised bySenior Experimentalist PAN qing mingSchool of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyJUNE, 2010南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）摘 要随着城市灯光工程的逐渐重视，景观灯照明的管理、监测控制和维护的工作量日渐增大与有限的人力物力资源矛盾日益突出，所以对景观灯运行进行无线远程监控是非常实用的。本文是基于单片微型机远程控制景观灯的硬件设计，概述中主要介绍了本次课题的课题背景、研究意义以及要求完成的任务。正文中首先介绍了系统硬件的设计思路以及工作原理。论述了本次毕业设计所使用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并详细描述了各模块设计参数设定，模块器件的选用原则。其次简单阐述了程序的流程、程序各功能模块的分析和实现过程。本文设计的主导思想是采用ATMEL公司的ATI89C52单片机作为中央处理机，DS12887实时时钟芯片作为时间器件，24C16作为存储器，小型继电器作为开关器件，通过ICL232芯片实现GPRS远程通信，编制串行通信程序、时间控制程序、继电器控制程序、状态处理程序等。对景观灯进行实时时间、开关时间的修改及控制状态的采集，并可远程监测景观灯的工作状态。关键词：单片机；远程控制；景观灯ABSTRACTAs the city lights on the engineering gradually, Landscape lamp lighting management, monitoring and control and maintenance workload increases gradually with the limited manpower resource conflicts have become increasingly prominent, So on landscape lamp, wireless remote control operation is very practical.This article is based on single chip does the remote control of hardware design, landscape lamp mainly introduced the outline of the subject, the research subjects and background of tasks. The text first introduced the system hardware design and work principle. Discusses the graduation design of the hardware interface technology and the function of each interface module, process, and the detailed description of each module design parameter setting, the selection principle of device module. Then simply describes the process and procedure each program modules of the analysis and the implementation process.This design is adopted ATI89C52 ATMEL company as the central processor chip, DS12887 real-time clock chip as time 24C16 as storage devices, and small relay as switching device, through ICL232 chips and remote communication, realizing GPRS serial communication procedure, time control procedures, relay control procedures, state handling procedures, etc. In time, the real-time landscape lamp switch time changes and control of the state, and remote monitoring of landscape lamp working condition.Key words：Single-Chip Microcomputer; Remote control; Landscape lamp目 录第一章 绪论1 1.1 引言.1 1.2 课题背景、目的及意义.1 1.2.1 课题的背景.1 1.2.2 课题的目的及意义11.3 研究现状21.3.1 单片机及其发展2 1.3.2 景观灯远程控制的特点21.3.3 GPRS数据通信的优点31.4 论文研究内容的章节安排3第二章 总体方案设计4第三章 硬件电路设计53.1 中央处理器电路设计53.1.1 单片机选择53.1.2 AT89C52单片机介绍53.2 通信接口电路的设计63.2.1 接口模块的选择63.2.2 ICL232芯片介绍63.3 控制电路的设计83.3.1 24C16芯片介绍83.3.2 DS12887芯片介绍103.3.3 采样电路介绍143.3.4 继电器控制电路介绍153.3.5 电源电路介绍15第四章 系统软件设计174.1 景观灯控制器主程序设计174.1.1 主程序的概念174.1.2 本系统主程序的功能174.1.3 主程序流程图17 4.2 时钟器件的修改和调出实时时间程序设计174.2.1 时钟器件的修改174.2.2 实时时间的调出194.3 继电器控制程序设计194.4 状态处理程序设计20第五章 调试过程225.1 软件调试225.2 联机调试235.3 调试总结23第六章 总结246.1 论文总结246.2 感想24致谢26参考文献27附录A：英文资料28附录B：英文资料翻译37附录C: 原理图44附录D: 主程序流程图45附录E: 程序清单46附件： 毕业论文光盘资料4第一章 绪论1.1 引言由于单片机（Single-chip Microcomputer）具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低，控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。本次毕业设计是以单片机的控制作用和GPRS远程通信协议为依据，把两者的应用结合起来，提出了本次毕业设计的课题为“景观灯远程控制器软件设计”。该毕业设计是以单片机作为控制核心，以景观灯作为控制对象，通过GPRS进行远程实时时间、开关时间的修改及控制状态的采集，并可远程监测景观灯的工作状态。本课题由我与同组胡真豪同学分任务配合完成。他负责硬件电路的设计，我负责软件部分的设计，分别调试成功后再整体联调。本文写作前，我曾经查阅了大量相关的文献资料，并得到多位老师的指导，从而汲取了丰富的经验。同时由于时间仓促及本人水平有限，文中难免有不完善之处，敬请老师们批评指正。1.2 课题背景、目的及意义随着现代化工业进程的发展，微型机控制及远程控制在各领域的运用也日益增加，其主导作用也逐渐体现，因此通过本次设计一方面可以锻炼自己的动手和学习能力，另一方面可以让我们把握住现代信息社会脉搏，为以后工作和学习确立正确方向与目标。1.2.1 课题的背景随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求也越来越高。现在再采用哪些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也是市政工程建设中的一项重要内容。1.2.2 课题的目的及意义本课题的主要目的是利用单片机AT89C52作为中央处理器、ICL232作为GPRS数据通信接口、DS12887作为实时时钟芯片、16位串行E2PROM24C16作为数据存储器来实现对景观灯进行实时时间、开关时间的修改及控制状态的采集，并可远程监测景观灯的工作状态。其研究意义如下：1、随着城市灯光工程的逐渐重视，景观灯照明的管理、监测控制和维护的工作量日渐增大与有限的人力物力资源矛盾日益突出，所以对景观灯运行进行无线远程监控是非常实用的。2、采用AT89C52单片机作为中央处理机的无线远程控制控制系统，使景观灯在原有的基础上增加了处理和通信工程，无论其使用性、可靠性、技术先进性/经济性等方面都有许多创新。3、采用景观灯远程控制器进行无线远程控制不仅可以提高开/关灯的可靠性和可检查性，避免路灯的无谓开启，节约大量电能，同时可以提高灯具的寿命，降低运行成本，更重要的是通过该系统可以及时维护故障灯，极大的减少对照明管理部门的投诉、减少道路交通事故的发生，有利于城市的治安，提高城市的形象。1.3 研究现状1.3.1 单片机及其发展随着大规模集成电路技术的不断进步,微型计算机(Personal Computer,也称为个人计算机) 不但保持了计算机的特点，而且体积小、价格低、不需要苛刻的环境条件，因而在办公自动化方面得到广泛应用；而近年来逐步普及的单片微型计算机（Single-chip Microcomputer）由于具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低，控制功能强及运算速度快等特点，使其在控制领域大显身手。 单片机可以装入到各种智能化产品之中,所以又称为嵌入式微控制器(embedded microcontroller)。以单片机为核心的应用系统通常以最小系统运行。在工业测控系统中，往往在单片机的基础上外扩存储器。I/O口以及一些外围电路，形成功能更强、更完善的系统。单片机系统的组成一般包括硬件和软件两大部分。1、硬件部分：基本内核 微处理器芯片、数据存储器/程序存储器（RAM/ROM）、特殊功能寄存器、输入/输出口（I/O）及其它功能部件如定时/计数器、中断系统以及其他专设配置部分的各功能电路单元。2、软件部分：应用系统少不了软件程序。软件设计是根据指令系统及功能要求进行的。1.3.2 景观灯远程控制的特点统一规划（提高城市形象），通过景观照明集中智能化监控管理系统，管理部门可根据当前城市亮化现状以及未来城市亮化发展的需要，从城市整体出发规划照明设施的部署与配置开关灯时间控制方案，使城市亮化工程更加合理化、人性化，为城市景观照明在营造和谐、节能的夜景照明环境提供辅助决策手段。统一监控（增强应急反应能力），系统可将辖区内所有的景观照明终端集中在一个平台上，通过先进的GIS平台，可直观的显示所有照明设施的安装位置、通讯状态、运行状态、设备开关灯状态等信息，同时系统具有定时控制和人工控制等多种控制方式，能随时调整照明设施的开/关灯时间，实现辖区范围内景观照明设备的自动控制，尤其在遇到重要庆典活动、接待外宾、节假日等特殊情况时，能通过GPRS无线通讯网络由人工及时调整开关灯时间，以满足突发情况对照明的需求。统一管理（提供科学化管理手段），系统包含了人员信息管理、设备信息管理、工作流程管理、数据分析与统计查询、照明设施的远程监控、接警处理流程管理等功能，为实现人流、物流、信息流、资金流的全面统一管理提供条件，进而降低管理成本、提高工作效率。节约电能：系统可实时监测设备运行状态，可有效避免白天亮灯、晚上熄灯情况的出现，同时通过预置合理的开关灯时间方案，在满足城市景观照明需求的同时，有效地减少了开灯时间，从而节约了大量的电能。降低运营成本：通过减少亮灯时间，可有效延长灯具的使用寿命，降低运行成本，进一步提高经济效益。1.3.3 GPRS数据通信的优点GPRS是移动通信网中的一种新技术，完成了无线Internet接入，这种技术在数据传输时，将数据进行分组传送，并提供透明通道。网络容量仅在需要时才分配，一旦分组完成发送任务，信道容量立即释放，所以提供了及时链接和高效传输，实现了实时在线的功能。因此，它是一种经济高效的分组数据技术，并且覆盖地域广、通信距离远、稳定性好。1.4 论文研究内容的章节安排本文以单片机的研发工程项目作为应用背景，对单片机控制景观灯技术进行了研究。全文共分为七章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了单片机、景观灯远程控制的概念、特点与相关研究背景；第二章研究了利用单片机实现景观灯远程控制器系统的总体方案；第三章对景观灯远程控制系统的总方案进行了研究，给出了景观灯远程控制硬件的实现方法及设计思路；第四章控制系统中的软件设定；第五章系统的调试报告；第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方法。第二章 总体方案设计毕业设计总体方案是以单片机作为控制核心，以景观灯（小型继电器）作为控制对象。远程控制的控制源是采用传输比较可靠的GPRS信号，所以根据任务书的要求，必须设计出GPRS通信的接口电路，用来实现GPRS和单片机之间的数据通信。又因设计的系统要能够实现用单片机接收到的GPRS信号修改实时时间、开关时间及采集控制状态。所以此模块必须包含时钟芯片、采样电路等模块。因此初步设计了景观灯远程控制器整体模块，如图2.1所示：采样电路存储器继电器线圈时钟芯片单片机串行通讯接口GPRS图2.1 景观灯远程控制器整体模块第三章 硬件电路设计3.1 中央处理器电路设计3.1.1 单片机选择在微型单片机选择上，我们应该考虑存储器容量，时钟频率，I/O口线等基本参数。从图2.1可以看出，所设计的模块直接和单片机相连的很多，根据任务书的要求，该单片机要能实现在线实时时钟的修改和控制及采样反馈，所以我选择了性价比较高且满足系统性能的AT89C52单片机。3.1.2 AT89C52单片机的介绍AT89C52是一个低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反擦写的只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器（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，片内配置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时/计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52主要功能特性：1）兼容MCS-51指令系统； 2）32个双向I/O口；3）3个16位可编程定时/计数器中断；4）2个串行中断；5）2个外部中断源；6）2个读写中断口线；7）低功耗空闲和掉电模式；8）8KB可反复擦写（大于1000次）Flash ROM；9）2568bit内部RAM；10）时钟频率0Hz24Hz；11）可编程UART串行通道；12）共6个中断源；13）3级加密位；14）软件设计睡眠和唤醒功能。AT89C52的引脚排列如图3.1所示： 图3.1 AT89C52引脚排列图 3.2 通信接口电路设计3.2.1 接口模块的选择由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS- 232接口（又称 EIA RS-232）和RS485接口是目前最常用的一种串行通讯接口。因为考虑到RS232能够适用于本系统且价格比RS485便宜，所以在该系统中我们选择了ICL232串行通信接口。3.2.2 ICL232芯片介绍ICL232对外接口模块为电平转换电路。芯片完成读写器内部TTL电平与RS-232电平的转换，通过连接标准9针串口与外部计算机连接。它是一款符合EIARS-232标准和V28规范的双向RS-232发送，接收接口芯片，负责完成电路的TTL/CMOS电平到标准串口电平的转换，并能通过滞后改善数据接收的噪声抑制，支持在线编程。引脚l与3之间接1F电容，引脚2通过1F电容接5V电源，三个引脚构成+5V电平到+10V电平的转换电路；引脚4与5之间接1F电容，引脚6通过lF电容接地，三个引脚构成+10V电平到-10V电平的转换电路。ICL232引脚排列如图3.2所示：图3.2 ICL232引脚排列ICL232引脚定义如表3.1所示： 引脚名称 功能说明V-内部产生的-10V(典型的)供应C1+外部电容器“+”内部电压C1-外部电容器“-”内部电压C2+外部电容器“+”内部电压逆变器C2-外部电容器“-”内部电压逆变器V+内部产生的+ 10伏特(典型的)供应R1inRS-232接收器输入R2inRS-232接收器输入T1inTTL发送器输入T2inTTL发送器输入T1outRS-232发送器输出T2outRS-232发送器输出R1outTTL发送器输出R2outTTL发送器输出Vcc电源电压（3.05.5V）GND地线表3.1 ICL232引脚定义其与9芯针的连接如图3.3所示：图3.3 ICL232与9芯数据针连接图3.3 控制电路设计3.3.1 24C16芯片介绍24C16是一个16K位串行CMOS E2PROM，内部含有2048个8位字节CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。24C16有一个16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。1、特性1）与400KHzI2C总线兼容2）1.8到6.0伏工作电压范围3）低功耗CMOS技术4）写保护功能：当WP为高电平时进入写保护状态5）页写缓冲器6）自定时擦写周期7）1,000,000 编程/擦除周期8）可保存数据100 年9）脚DIP SOIC 或TSSOP 封装10）温度范围：商业级、工业级和汽车级2、管脚配置其管脚配置如图3.6所示：图3.6 24C16管脚配置图3、 管脚功能描述其管脚功能描述如图3.7所示：图3.7 24C16管脚功能描述SCL ：串行时钟，串行时钟输入管脚，用于产生器件所有数据发送或接收的时钟这是一个输入管脚。SDA ：串行数据/地址，双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收SDA 是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。A0 A1 A2： 器件地址输入端，这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址当这些脚悬空时默认值为0 。当使用24C16 时最多只可连接1个器件所有地址管脚A0、A1、A2都未用管脚可以连接到Vss或悬空。WP ：写保护，如果WP管脚连接到Vcc所有的内容都被写保护只能读当WP管脚连接到Vss 或悬空允许器件进行正常的读/写操作。4、I2C总线协议：I2C总线协议定义如下：（1）只有在总线空闲时才允许启动数据传送。（2）在数据传送过程中当时钟线为高电平时数据线必须保持稳定状态不允许有跳变时钟线为高电平时数据线的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号。起始信号时钟线保持高电平期间数据线电平从高到低的跳变作为I2C总线的起始信号。停止信号时钟线保持高电平期间数据线电平从低到高的跳变作为I2C总线的停止信号。5、总线时序总线时序如图3.8所示：图3.8 24C16总线时序图6、写周期时序写周期时序如图3.9所示：图3.9 24C56写周期时序7、24C16地址位24C16地址位如图3.10所示：图3.10 24C16地址位3.3.2 DS12887芯片介绍1、DS12887实时时钟芯片的特点1）可作为IBM AT计算机的时钟和日历2）与MC146818和DS1287的管脚兼容3）在没有外部电源的情况下可工作10年4）自带晶体振荡器及电池5）可计算到2100年前的秒、分、小时、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿码6）用二进制码或BCD代表日历和闹钟信息7）有12和24小时两种制式，12小时制时有AM和PM提示8）可选用夏令时模式9）可以应用于MOTOROLA和INTEL两种总线10）数据/地址总线复用11）内建128字节RAM14字节时钟控制寄存器114字节通用RAM12）可编程方波输出13） 总线兼容中断（IRQ）14） 三种可编程中断时间性中断，可产生每秒一次直到每天一次中断周期性中断122ms到500ms时钟更新结束中断2、DS12887实时时钟芯片的引脚分配DS12887引脚分配如图3.11所示：图3.11 DS12887引脚分配3、管脚功能MOT（总线模式选择）当此脚接到VCC时，选用的是MOTOROLA总线时序；当它接到地或不接时，选用的是INTEL总线时序。SQR(方波输出)当VCC低于4.25V时没有作用。AD0AD7(双向数据/地址复用总线)AS(地址锁存)ALEDSRD 当系统选择的是INTEL总线模式时，DS被称作RD。当它有效时表示DS12887正在往总线输出数据。RD信号线在存储器芯片上被称作为OE信号线。CS(片选输入)CS 当Vcc低于4.25V时,DS12887从内部禁止对外部CS的操作。此时，时钟和RAM都被保护起来。IRQ（中断请求输出）当中断位和对应的中断允许位有效时，IRQ的输出保持为低。复位和读C寄存器都可以清除IRQ中断信号。没有中断时，IRQ呈高阻状态，其他中断源还可以挂接到中断总线上。由于IRQ是漏极输出，所以需要外接上拉电阻。RESET(复位)复位脚对时钟、日历、RAM无效。系统上电时复位脚要保持低电平200ms以上DS12887才可以正常工作。当复位脚为低并且Vcc高于4.25V时，以下情况发生：A.周期中断允许（PIE）位清0B.闹钟中断允许（ALE）位清0C.更新完成中断标志（UF）位清0D.中断请求状态标志（IRQF）位清0E.周期中断标志（PF）位清0F.当RESET为低时DS12887不可操作G.闹钟中断标志（AF）位清0H.IRQ呈高阻状态I.方波输出允许（SQWE）位清0J.更新完成中断允许（UIE）位清04、时间、日历和闹钟区域可以通过读相应的存储器获得时间、日历信息。通过写相应的存储器设置时间、日历和闹钟。时间、日历和闹钟的数据格式如表3.2所示表3.2 时间、日历和闹钟数据格式5、寄存器DS12887有四个控制寄存器，它们可以在任何时候读写。寄存器A最高位 最低位UIP更新（UIP）位用来标志芯片是否即将进行更新。当UIP为1时，更新即将开始；当它为0时，表示在至少224us内芯片不会更新，此时，时钟、日历和闹钟信息可以通过读取相应的字节获得和设置。UIP位为只读位并且不受复位信号（RESET）的影响。通过把寄存器B中的SET位设置为1可以禁止更新并将UIP位清0。DV0,DV1,DV2这3位是用来开关晶体振荡器和复位分频器。当【DV0 DV1 DV2】=【010】时，晶体振荡器开启并且保持始终运行；当【DV0 DV1 DV2】=【11X】时，晶体振荡器开启，但分频器保持复位状态。RS3,RS2,RS1,RS0作用：1. 设置周期中断允许位（PIE）；2. 设置方波输出允许位(SQWE);3. 两位同时设置为有效并且设置频率；4. 全部禁止。表1列出了可通过RS寄存器选择的周期中断的频率和方波的频率。这四个可读写的位不受复位信号的影响。寄存器B最高位 最低位SET当SET=0，芯片更新正常进行；当SET=1，芯片更新被禁止。SET位可读写，并不会受复位信号的影响。PIE当PIE=0,禁止周期中断输出到IRQ;当PIE=1,允许周期中断输出到IRQ。AIE当AIE=0,禁止周期中断输出到IRQ;当AIE=1,允许周期中断输出到IRQ。UIE当UIE=0,禁止更新结束中断输出到IRQ;当UIE=1，允许更新中断输出到IRQ。此位在复位或设置SET为高时清0。SQWE当SQWE=0,SQW脚为低；当SQWE=1,SQW输出输出设定频率的方波。DMDM=0, BCD；DM=1, 二进制。此位不受复位信号影响。2412此位为1，24时制；为0，12小时制。DSE夏令时允许标志。在四月的第一个星期日的1：59：59 AM，时钟调到3：00：00 AM;在十月的最后一个星期日的1：59：59 AM，时钟调到1：00：00 AM。寄存器C最高位 最低位IRQF当有以下情况中的一种或几种发生时，中断请求标志位(IRQF)置高：PF=PIE=1AF=AIE=1UF=UIE=1IRQF=PFPIEAFAIEUFUIEIRQF一旦为高IRQ脚输出低。所有标志位在读寄存器C或复位后清0。PF周期中断标志。AF闹钟中断标志。UF更新中断标志。BIT 0 THROUGH BIT 3第0位到第3位无用，不能写入，只读且读出的值恒为0。寄存器 D最高位 最低位BIT 6 THROUGH BIT 0第0位到第6位无用，只读，且读出的值恒为0。VRT当VRT=0时表示内置电池能量耗尽，此时RAM中的数据的正确性就不能保证了。3.3.3 采样电路介绍该系统中由于我们要对景观灯的状态进行监控，所以在设计中我们采用了以光耦为主要器件组成的采样电路。其电路图如图3.12所示：图3.12 采样电路图由图可知：当景观灯正常给工作时，发光二极管导通，此时，光敏三极管导通，P1.0口有脉冲输入为高电平，表明景观灯正常工作；相反，当景观等出现故障时，P1.0口没有脉冲，为低电平。3.3.4 继电器控制电路介绍本系统中我们选择了DC12V（线圈）继电器作为景观灯的辅助电路，控制电路主要由两个三极管来实现继电器的开关控制。其电路图如图3.13所示：图3.13 继电器控制电路由图可知：当P1.0保持高电平时第一个三极管处于导通状态，第二个三极管则处于断开状态，此时线圈没有回路无12V，线圈不闭合，景观灯关闭；反之，则线圈得电，景观灯开启。3.3.5 电源电路电路介绍本系统中我们所有芯片所使用的电源为DC5V，继电器线圈使用DC12V。而在市场上直接买一个直流电源相对比较昂贵。我们正常照明用电所使用的电为AC220V，所以在本系统中我们借助一个小变压器即可自己制作一个满足要求的直流电源电路。其电路图如图3.14所示：图3.14 电源电路图从图中我们可知它是一个经典的全波桥整流电路，首先由两个（或一个）变压器将220V交流电降压为9V和15V交流电，经过一个桥堆进行全波整流后得到1.2倍的直流输入电压，即10.8V和21.2V在经过大小电容进行滤波和抗高频干扰后得到一个相对纯净的直流电源，再经过7805和7802两个直流稳压电路得到系统所需要的5V和12V电源。第四章 系统软件设计本系统的硬件确定之后，接下来就要进行系统软件的设计了，这也是本人在这设计中的主要任务。软件设计的主要内容是应用系统的主程序和各应用程序模块。按照前面所述的设计方案将其划分为五个部分来分别阐述并介绍软件开发工具。4.1 景观灯控制器主程序的设计4.1.1 主程序的概念主程序是单片机系统控制程序的主框架，它是一个顺序执行的无限循环的程序，运行过程必须构成一个圈，这是一个很重要的概念。主程序应不停地顺序查询各种软件标志，并根据其变化调用有关的子程序和执行相应的中断服务子程序，以完成对各种实时事件的处理。4.1.2 本系统主程序的功能本系统中，主程序的主要功能为：初始化、设定日期、开关时间、串行通信等地址位。然后判断开关时间的设置是否有效，当外部寄存器24C16读取的数据为AAH的时候，表示无需重新设置时间，否则需要重新设定时间并写入24C16存储器。接着读取DS12887实时时钟芯片的实时时间，具体方法为：先将数据堆栈保存起来，然后读取时间，先后顺序为秒、分、时、日、年、月、日、星期。将读出的实时时间与开关灯时间进行比较，控制灯的开与关。延时0.5秒后对灯的状态进行采样，判断日光灯的好坏，再延时0.5秒，继续读取时间。4.1.3 主程序流程图经以上分析可得主程序具体流程图如图4.1所示：4.2 时钟器件的修改和调出实时时间程序设计4.2.1 时钟器件的修改本系统中时钟器件的修改具体实现过程为（以秒为例）：先将B寄存器地址给DPTR指针，把要写入的控制字写入A寄存器，将A寄存器的内容写入DPTR指针地址00AAH,把要写入时钟器件A寄存器的数据写入单片机的A寄存器。设定时钟器件的时钟频率、中断周期、清除器件的状态寄存器C、将D寄存器URT位设为1，初始化B寄存器，修改完成。具体流程图如图4.2所示：开始初始化判定开关时间NY读取时间开关处理开灯或关灯延时0.5S灯状态采样延时0.5S写开关时间图4.1 主程序流程图开始B寄存器地址DPTRCLR C将DURT位置1MOVXD单片机A时钟A设置频率、中断周期初始化B寄存器完成图4.2 时钟器件的修改程序流程图4.2.2实时时间的调出本系统中实时时间的调出具体操作为（以秒为例）：先将单片机的内容进行堆栈，读出时间，判断器件是否空闲，空闲则读秒，先将秒个位移进单片机，然后将秒10位移进单片机。分、时、日、月、年、星期也用上述方法分别写入单片机内相对应的内存地址。具体流程图如图4.3所示：4.3继电器控制程序设计本系统中继电器控制程序的定义为：若在18：0024：00之间，则将P1.7口置0（RSET P1.7）,若在设定时间以外，则将P1.7口置1（SET P1.7）。具体程序流程图如图4.4所示：开始将A的内容写入R1指定内存单元0000HDPTR判断时间器件是否空闲R11将秒10位移至A将A的内容写入R1指定内存单元完成图4.3 实时时间调出程序流程图开始判断实时时间是否在开关时间区NY关灯返回开灯图4.4 继电器控制程序流程图4.4状态处理程序设计本系统中状态处理程序定义为：先判断景观灯标志位是否为1，若是则继续判断是否有采样信号，有采样信号则发送故障给上位机，若无则返回主程序，若标志位为零则返回主程序。具体流程图如图4.5所示：YY开始返回主程序返回主程序故障报告N判断灯标志位是否为1是否存在采样信号N图4.5 状态处理程序流程图第五章 调试过程本次毕业设计的调试工具是万利电子有限公司的InsightSE-52H单片机仿真开发系统，此产品专门用于对80C51系列单片机的软、硬件开发和调试，由SE-52H仿真器和MED调试器两部分组成，仿真器可对基于80C51单片机的应用提供完全实时的在线仿真；MED调试器支持在DOS/Windows环境下，对汇编程序等进行多模块混合语言源程序级调试。毕业设计中我的主要任务是完成软件部分的设计，而设计的正确与否要靠调试来检查。调试过程分为两个过程，先由我和同组同学分别调试软件和硬件部分，再联机调试。5.1 软件调试软件调试在MedWin集成开发环境中进行。调试过程为：1、打开源程序。执行“文件|打开文件”菜单命令，选择步进试验系统源程序，再单击“打开”按钮，屏幕即出现一个文件编辑窗口，显示出源程序的具体内容。2、编译/汇编。执行“项目管理|编译/汇编”菜单命令，对源程序进行汇编。第一次汇编后消息框内显示：MedWin v2.39 Translating C:Documents and SettingsAdministrator桌面DSKZ.ASM. - 80C51宏汇编器,版本V1.10 - 版权所有(C) 万利电子有限公司 2001-2003 汇编过程中发现: 警告(0), 错误(1)。汇编结束! ERROR #43 IN 741 (DSKZ.ASM, LINE 741): 表达式语法错,把A 替换为ACC ERROR #43 IN 742 (DSKZ.ASM, LINE 742): 表达式语法错,把A 替换为ACC 出现错误，双击错误，即关联到源程序中的相应行，可以根据错误提示进行修改。根据提示知程序中其实有一处错误： POP指令使用错误。做相应修改：在程序开头加入以上两句语句；一是将POP A改为POP ACC。修改完毕后，再一次汇编源程序，消息框显示：MedWin v2.39 Translating C:Documents and SettingsAdministrator桌面DSKZ.ASM. - 80C51宏汇编器,版本V1.10 - 版权所有(C) 万利电子有限公司 2001-2003 汇编过程中发现: 警告(0), 错误(0)。汇编结束!3、软件调试完成！ 5.2 联机调试由于没有上位机因此无法进行硬件调试，这也是本次毕业设计的不足之处与遗憾。5.3 调试总结经过本次的简单调试，我基本上能够完成毕业设计所要求的指标。通过MedWin v2.39 Translating软件我看到了数据的具体操作，我觉得开发一套系统的调试环节也非常重要，直接影响系统使用性能好坏。由于初次接触不太熟练，在以后的工作和学习中我要加强这方面的锻炼。第六章 总结6.1 论文总结本次毕业设计的任务是以单片机AT89C52作为控制核心，景观灯作为控制对象，实现景观灯远程控制功能。通过我几个月的努力，本次毕业设计取得了较好的成果，基本上达到了本次毕业设计任务书的要求。初步实现了远程定时时钟调出实时时间及远程监控的目的。虽然没有完全实现任务书上要求的全部功能，但是这次的毕业设计还是很成功的。这次的毕业设计难度和工作量都比较大，它主要体现在这几个方面。具体问题有：首先，各种接口的设计都不是那么简单的。仅仅靠教材上的知识是远远不够的。其次，这次设计的GPRS串行通讯接口电路是十分的简单，在没有增加任何硬件的情况下，能很好的实现我们这次设计的要求，满足了这次毕业设计要求的简单实用以及性能可靠。再者，就是在时间控制上，让我们变得很迷茫。经过知道老师的讲解才有所了解。这次毕业设计的最大的特点是应用性较强，以前很少有这方面应用的研究。我们以往实验时，仅仅在实验箱上完成，我们无法看见内部电路结构。这次才完全经历了设计的全过程，虽然刚开始难度很大，但是经过几个月的认真研究，最终还是收获很大。所以在撰写论文时，我感觉有许多东西要写，鉴于不能太啰嗦，我把非常重点的详细写出来，简单的就省略了。6.2 感想这次毕业设计既实现了景观灯GPRS远程实时时钟的修改和调出，并且可远程监测等的状态。虽然因为无上位机没有取得圆满的成功，但是我在这次毕业设计中获得了很多宝贵的经验，我会将这次毕业设计获得的经验用到我以后的学习与工作中。这次毕业设计让我收获很大，学到很多将来一定能用到的知识，譬如说GPRS远程控制的实现过程，采样电路、电源电路的运用等。更重要的是，我学会了软硬件开发的思想。在初期，应该认真研究任务书，知道要完成那些具体任务，所设计的产品有何用途，根据要求综合考虑选择一套整体方案。紧接着进行器件的选型，对于实用性的电子产品，应该考虑其性价比，硬件电路尽可能的简洁化设计。最后，应该进行总体方案的详细规划，完成原理图设计。在这次设计中给我感受最深的就是我们应该加强同学与老师之间的相互合作与配合，老师在其中起着很大作用，他时刻地洞察着你的进展情况，关键时候给你指明了方向，让你向着他理想的目标前进。同时，我们作为学生要能理解老师的一番苦意，我们要有进取心，持之以恒的精神，遇到困难不能气馁，只有这样才能让指导老师看到成功的希望。我相信，在以后的工作学习中，我会更加努力，全身心地投入社会，做出我理想的成绩！致谢在这次毕业设计即将结束之际，首先要感谢我的指导老师潘清明高级实验师对我们在毕业设计中的指导和关心！我们在设计中遇到的问题，在自己不能解决的情况下，潘老师总是细心耐心的指导，解释帮助查阅相关资料，直到我们清楚为止。硬件调试是一个相当繁琐的事情，要有相关软件才能调试，每当有问题时潘老师亲自帮我们调试，还详细的讲解调试的方法、应该注意的事项、出现问题的原因和如何去修改电路板。同时应当感谢学校给我们这次设计的机会，为我们的设计提供了良好的设计环境以及完好设备，让我们在几个月的设计中学到了许多宝贵的知识。这里还要感谢与我在同一个实验室的同学们，我们虽然毕业设计的课题各不一样，但是都用到单片机、Protel 99SE印制电路板及电机等方面的知识，当有不懂的地方互相切磋，使得这次的设计进展非常顺利。最后，再次感谢我们实验室的所有老师、同学在设计中对我的关心和帮助，感谢答辩老师对我论文的审阅。沐莉二O一O年六月 于南京参考文献1 张训福，张军. 基于GPRS技术的城市路灯远程控制系统J.赛尔电气应用，2008.10，16(6):01-042 赵德安等主编. 单片机原理与应用M.北京：机械工业出版社，2005.83 宋浩主编. 单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社，2005.14 高伟主编. AT89单片机原理及应用M.国防工业出版社，2008.25 雷晓平，李晓东，罗海天主编. 单片机原理及应用M. 北京：机械工业出