家用智能照明系统的设计.doc

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 I 摘摘 要要 论文简要阐述了人类的一般视觉特性 从照明的目的 住宅照 度标准 照明方式的确定 光源的选择 灯具的选用等方面研究了 住宅照明设计的常用方法 并且给出住宅各房间的典型照明设计 并提出在进行任何的照明设计时 必须首先分析所进行活动需要的 视觉信息 使得照明系统实现视觉需求的光环境 同时节约能源 实现绿色照明 论文分析了现有常用的几种智能照明控制方式的控制原理 优 缺点 使用场合 以及在使用中应注意的事项 分析了常用室内照 度计算的几种方法 逐点法 利用系数法 单位容量法 的特点和适 用范围 设计了某一起居室的照明系统 并提出住宅智能照明控制 系统的系统功能 研究了该系统的软 硬件设计方法 采用 AT89C51 微处理器作为控制器 用汇编语言编程 并采取有效的抗 干扰措施以确保其运行可靠性 经过调试和试运行 该系统完全能 够实现设计的系统功能 关键词 光环境 住宅照明 智能控制 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 II ABSTRACT The paper expatiates common human visual characteristics briefly investigates common methods of easy home lighting design from the objective of lighting residence illumination standard the choice of light sources the choice of luminaires etc aspects and illustrates rooms typical lighting design of easy home When approaching any lighting design the needs of visual information of the activities that will take place should be analyzed first so as to lighting system can provide a visual needed luminous environment simultaneously saving energy to rearize green lighting The paper analyses the control principle of general several intelligent lighting control methods analyses their advantages disadvantages applications and the proceedings should be paid attention to in the applications analyzes the characters and applicable scope of common several interior illumination calculation methods the point method the coefficient of utilization method the unit capacity method designs a lighting system for a living room and brings forward to the system function of easy home lighting intelligent control system studies design ways of its software and hardware The system uses AT89C51 micro controller programs with assemble language uses effective anti jamming measures to ensure it operates reliably Through debugging and test running the system can realize system function designed completely KeywordsKeywords luminousluminous environmentenvironment residentialresidential lightinglighting intelligentintelligent controlcontrol 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 III 目目 录录 1 绪 论 1 1 1 智能控制技术的研究概况 1 1 2 国内外智能照明发展概况 1 1 2 1 智能照明控制系统的优点 2 1 2 2 智能照明控制系统的组成 4 1 2 3 现有智能照明控制系统的分析 5 1 3 研究意义 6 2 住宅的照明设计 8 2 1 视觉特性 8 2 1 1 光的视感觉和视觉偏移规律 8 2 1 2 绝对光阈与绝对灵敏度 9 2 1 3 临界亮度对比与对比灵敏度 9 2 1 4 视角与视力 9 2 1 5 视野 视场和视觉明暗适应 10 2 1 6 眩光 10 2 2 照明的目的 11 2 3 住宅照度标准 11 2 4 照明方式的选择 12 2 4 1 照明方式的分类 12 2 4 2 照明方式的确定 13 2 5 光源的选择 14 2 6 灯具的选用 18 2 6 1 灯具 18 2 6 2 灯具的选用 19 2 7 各个房间照明设计方法 20 2 7 1 门厅 21 2 7 2 起居室 21 2 7 3 主卧室 24 2 7 4 书房和学习室 26 2 7 5 厨房 26 2 7 6 浴室 27 2 7 7 卫生间 27 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 IV 3 住宅智能照明控制系统的硬件设计 28 3 1 智能照明控制器的控制方式 28 3 1 1 开环控制 28 3 1 2 闭环控制 31 3 1 3 特殊控制 33 3 2 小康住宅智能照明控制系统的设计 33 3 2 1 系统功能 33 3 2 2 系统基本结构 34 3 3 主要元器件的选择 35 3 3 1 控制器的选择 35 3 3 2 显示器件的选择 37 3 3 3 并行接口 I O 芯片的选择 38 3 4 硬件电路设计 38 3 4 1 控制面板的输入电路 38 3 4 2 电源电路 39 3 4 3 输出电路 40 3 4 4 显示电路 40 4 住宅智能照明控制系统的软件设计 43 4 1 软件设计 44 4 2 软件的优化设计 52 4 3 系统的抗干扰设计 54 4 3 1 硬件抗干扰措施 54 4 3 2 软件抗干扰措施 54 4 4 系统功能扩展 56 结论与展望 59 致 谢 60 参考文献 61 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 1 1 绪绪 论论 1 11 1 智能控制技术的研究概况智能控制技术的研究概况 智能控制是指那些具有某些智能性拟人的非常规控制 这些拟 人功能包括知识与经验的表示功能 学习功能 推理功能 适应功 能 组织功能 容错功能等 智能控制的控制对象通常是具有多方 面复杂特性的系统或过程 这类系统或过程的主要特征表现为高度 的不确定性 高度的非线性以及高度复杂的任务要求 而采用常规 的控制方法和手段难以取得满意的控制性能 或者根本无法实现有 效的控制 智能控制技术发展方向主要有基于人工智能技术的智能控制方 向 智能控制的模糊控制方向和智能控制的人工神经网络控制方向 在智能控制的人工神经网络控制方向上 基于人工神经网络和模糊 逻辑有机结合的神经模糊技术 已成为近年来的一个热门课题 1 21 2 国内外智能照明发展概况国内外智能照明发展概况 智能建筑 是综合计算机 信息通信等方面最先进的技术 使建筑物内的电力 空调 照明 防灾 防盗 运输设备等 实现 建筑物综合管理自动化 远程通信和办公自动化的有效运作 并使 这三种功能结合起来的建筑 随着智能建筑 特别是智能办公大厦 的出现 使建筑要求与设计方法跟传统的办公楼比 大为不同 照 明作为建筑不可缺少的部分 随着国际上 智能建筑 的大量出现 与之配套的智能照明技术也迅速地发展 并成为二十一世纪照明技 术发展的一个重要方向 预计 21 世纪 人工智能技术在建筑与照明中的应用趋势将会进 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 一步扩大 如英国的 Glasgow 市报指出 Glasgow 正在成为一个 研究和发展太空时代智能建筑的国际组织的神经中枢 在智能建筑 中的智能照明 供热 空调 通讯及办公设备将全部由电子计算机 进行控制与管理 面对这一发展趋势 开发了不少智能照明设计 如智能灯具 智能照明控制与管理系统 包括在照明方面的计算机硬件和软件 此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用 澳大利亚邦奇 开发的 Dynalie 智能照明控制系统 日本的智能照明建筑 特别是 现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴 1 2 11 2 1 智能照明控制系统的优点智能照明控制系统的优点 智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段 对电 力照明实行自动控制 提供合适照明光环境的同时降低照明系统电 能消耗和其它使用费用智能照明控制系统于手动照明控制系统相比 有很多优点 包括创造环境气氛 改善工作环境 提高工作效率 良好的节能效果 延长光源寿命 管理维护方便等 创造环境气氛 多种照明控制方式 可以使同一建筑物具备多种艺术效果 为 建筑增色不少 现代建筑物中 照明不单纯地为满足人们视觉上的 明暗效果 更应具备多种的控制方案 使建筑物更加生动 艺术性 更强 给人丰富的视觉效果和美感 如建筑物内的展厅 报告厅 大堂 中庭等 如果配以智能照明控制系统 按其不同时间 不同 用途 不同的效果 采用相应的预设置场景进行控制 可以达到丰 富的艺术效果 改善工作环境 提高工作效率智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 的平开关控制灯具 可以有效地控制各房间内整体的照度值 从而 提高照度均匀性 同时 这种控制方式有效地解决了频闪效应 不 会使人产生不舒适 昏脑胀 眼睛疲劳的感觉 良好的工作照明环 境是提高工作效率的一个必要条件 良好的设计 合理选用光源 灯具及优良的照明控制系统 都能提高照明质量 良好的节能效果 智能照明控制系统借助各种不同的 预设置 控制方式和控制 组件 对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理 实 现节能 这种自动调节照度的方式 充分利用室外的自然光 只有 当必需时才把灯点亮或点亮到要求的亮度 利用最少的能源保证所 要求的照度水平 节电效果十分明显 一般可达 30 以上 当今节 能和保护环境已成为世界各国普遍关注的社会问题 并直接关系到 社会的持续发展 在我国 照明用电量占总发电量的 10 以上 在 英国 应用在照明上的能量大约占总消耗能量的 5 如果有效地利 用照明用电 这个数量可以减少 我国电力主要是来自燃煤 照明 节电就意味着减少 CO2 SO2 NO2 等有害气体排放 可减少对大气 环境的污染 此外 智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制 由于荧 光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器 降低了谐波的含量 提高了功率因子 降低了低压无功损耗 延长光源寿命 智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压 同时还具备 了电压限定和轭流滤波等功能 避免过电压和欠电压对光源的损害 智能调光器慢慢地把灯调亮到一个设定的水平 刚打开灯时 这是 相当重要的 在这一点上 白炽灯由于冷丝的热冲击易于失败 通 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 过把灯慢慢地调亮到设定的水平 也被称为 软启动 避免了冲 击电流对光源的损害 可以相当多的延长灯泡的寿命 降低灯泡的 亮度也可以延长灯泡的寿命 减低 10 的亮度 灯泡可以延长一倍 的寿命 而减少 50 可以延长到 20 倍 还可以实现 软关断 灯光慢慢地熄灭 当切换场景时 灯光的变化是渐变的 使人们不 会有突然变化的感觉 充分考虑到人眼对灯光的亮暗适应性 延长光源寿命不仅可以节省大量资金 而且大大减少更换灯管 的工作量 可以降低照明系统的运行费用 管理维护也变得简单 无论是热辐射光源 还是气体放电光源 电网电压的波动是光源损 坏的一个主要原因 因此 有效地抑制电网电压的波动可以延长光 源的寿命 管理维护方便 智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主 手动控制为辅 照明预置场景的信息存储在内存中 这些信息的设 置和更换十分方便 使建筑物的照明管理和设备维护变得更加简单 例如办公楼可以根据工作的前后 休息 打扫等不同时间段 执行 时间照明控制程序 对办公室 过道 走廊的灯光进行统一的管理 即节约能源 又便于管理 例如在起居室中 可根据时间设定晚上 11 点后 场景照明自动切换到睡前场景照明 睡觉前还可以从集中 显示器中查看各房间的灯是否关闭 1 2 21 2 2 智能照明控制系统的组成智能照明控制系统的组成 智能照明控制系统能在最大程度上降低对人的依赖性 能满足 各种场合下的灯光控制要求 管理维护方便 节能效果显著 智能照明控制系统主要由输入装置 处理器和执行器三个部分 组成 输入装置可以不断检测周围环境的照度水平 可以探测到某 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 个区域是否有人移动 以及输入人们的控制指令 并把相应的信号 传送给处理器 输入装置包括传感器 定时装置和控制面板或遥控 器 处理器接受输入装置的信号 经过信息处理 判断 分析 输 出控制信号 执行器与灯具直接连接 控制灯光回路的闭合或断开 和调节灯光到相应的水平 包括手动开关 1 2 31 2 3 现有智能照明控制系统的分析现有智能照明控制系统的分析 澳大利亚邦奇开发的 Dynalite 分布式智能照明控制系统的特点 是模块化结构和分布式控制 通常可以由调光模块 场景切换控制 面板 液晶显示触摸屏 智能探头 编程插口 时钟管理器 手持 式编程器和 PC 监控器等部件组成 将上述各种部件具备独立功能 的模块用一条双绞数据通信总线 BR485 将它们连接起来组成一 个 Dynet 控制网络 Dynalite 分布式智能照明控制系统将控制功能 分散给系统中每一个模块 如 调光模块 场景切换控制面板 智 能探头 各功能模块之间通过网络总线直接相互通信 当系统中 某个模块出现故障时不会影响其它模块 可靠性高 澳大利亚奇胜场景照明控制系统 可以对同一个场所中最多 18 个灯区 照明回路 供电和调节亮度 用户可以调节和预设每个灯 区的亮度以适应最多 5 种场景 只需按一下按键就可以为你的活动 选择满意的照明环境 美国 LC主程序开始 MOV R0 07H CLR A CR INC R0 MOV R0 A DJNA R7 CR 清空暂存单元 MOV DPTR 0E4H MOVX DPTR A MOV DPTR 0E5H MOVX DPTR A MOV DPTR 0E7H MOVX DPTR A MOV DPTR 0E8H 分别置 DAC0832 初始 MOVX DPTR A 输出值为 0 MOV SP 4AH 设置堆栈指针 CLR EA 关总中断 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 46 MOV TMOD 00010001B 令 T0 T1 为定时器方式 1 MOV TH1 TIH 装入定时初值 MOV TL1 TI1 MOV TH0 00H MOV TL0 00H 场景按键处理子程序 场景按键处理程序包括识别处于哪种季节 识别第几次按下同 一个按钮 场景指示以及显示组数 图 4 2 为场景按键处理子程序 流程图 开始 识别处于何种季节 转相应季节的场景照明 识别第几次按下此按键 转相应的组合灯光 返回 图 4 2 场景按键子程序流程图 按键扫描子程序 采用 CPU 对按键扫描的方式 对所有的按键进行监视 一旦发 现有键按下 CPU 通过程序识别 并转入相应键的处理程序 实现 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 47 该键功能 29 CPU 检测到有键按下时 先延时 20ms 去抖动 再次 对按键进行扫描 如果仍然检测到有键按下 则进入按键识别程序 按键识别出来后 进入按键的处理子程序 图 4 3 为按键扫描子程 序流程图 对A口进行行扫描 OFH送P1口 有键按下吗 延时20MS去抖动 调用显示子程序 对A口进行行扫描 PFH送P1口 有键按下吗 返回 列数送R2 列数送R3 使第一列为0 这一列是否 有键按下 列值左移一位 扫描完一遍 返回 取得键值 转按键处理子程序 Y N 键值为0 N Y N Y Y N 图 4 3 按键扫描子程序流程图 KEY 1 END RET 返回 PD1 ACALL D1 延时 20ms 去抖动 LCALL LED 调用显示子程序 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 48 MOV A P1 读取 P1 口数据 ANL A 0FH 取出行值送 A CJNE A 0FH PD2 若有键按下 则 PD2 RET 返回 PD2 MOV R2 03H 列数送 R2 MOV R3 10H 列值送 R3 KPD MOV A R3 列值送 A CPL A 使第一列为低电平 MOV P1 A MOV A P1 ANL A 0FH CJNE A 0FH FIND 若被按按键在本列 则 FIND MOV A R3 若被按按键不在本列 则列值送 A RL A 左移一位 MOV R3 A 送回 R3 DJNZ R2 KPD 若未扫描完一遍 则 KPD RET 若扫描完一遍 则返回 FIND CPL A 得到行值 ADD A R3 低 4 位为行值 高 4 位为列值 MOV R4 A MOV B A 把键值送 B MOV DPTR KTAB 键值表地址送 DPTR MOV R0 00H 键值计数器 R0 清零 CLA A A 清零 REPE MOVC A A DPTR 查键值表 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 49 CJNE A B NEXT2 若未查到 则 NEXT2 SJMP RESE 若查到 则 RESE NEXT2 INC R0 键值计数器加 1 MOV A R0 送入 A SJMP REPE 继续查表 中断服务子程序 由于篇幅限制 不给出具体的程序 主要介绍它的程序设计思 路 中断是定时器 T1 T0 溢出中断 设 T1 T0 为定时器工作方式 1 设定时为 2us 晶振 6Mhz 经 12 分频 计数脉冲周期时间为 2us 定时 50ms 所需的定时器初值为 9e58H 每当到 50ms 时 CPU 就 响应它的溢出中断请求 从而进入中断服务子程序 图 4 4 为中断 服务子程序流程图 定时器中断 20 次便是 1s 由此累加产生分 时 日 星期 月 年等等 设计中以下 2 点特别需提出 1 累加产生小时时 当为 12 点时 如果上 下午标志位为 1 表示是凌晨 12 点 此时已过了一天 因此日以及星期暂存单元的 数据加 1 相反 如果上 下午标志位为 0 表示是正午 12 点 开 始为下午计数 2 累加产生月份时 首先需判断当前是几月 查表得出每个月 的天数 当是 2 月时 还需先判断当前是哪一年 由此查表得出 2 月是 28 天 闰年 抑或 29 天 每个月天数加 1 后 与日暂存单元 的数据比较是否相等 如果相等 则月暂存单元的数据加 1 显示子程序 此处也不给出具体的程序流程图以及程序 主要介绍程序设计 思路 采用动态扫描的方式 每个 LED 管各显示 1ms 给人的视觉 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 50 效果是 LED 管一直亮着 显示缓冲区中每个存储单元存放着相应 LED 显示管欲显示字符的字形码地址偏移量 29 当需要显示某个 LED 管时 8255 先读取相应 LED 管欲显示字符的字形码地址偏移量 通过查字形码表得到需显示字符的字形码 并送给 8255 的 A 口显 示 并使相应的 LED 管控制位为低电平 时间控制子程序 整个程序中共有唤醒灯控制子程序 紫外线杀菌灯控制子程序 和睡前照明自动转换子程序 3 个时间控制子程序 它们的设计思路 基本一致 即把设定的时间与实时时间相比较是否相等 如相等 则进入相应的控制程序 如设定为每周周日凌晨两点打开卫生间的 紫外线杀菌灯 15 分钟后杀菌灯自动熄灭 自检程序 停电检测子程序 当检测到 P2 7 为低电平时 停电标志位置位 检测到 P2 7 为 高电平时 停 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 51 启动T0计数 50MS暂存单元加1 软件计数器 20 减1 Y 保护断点 判断是否为0 恢复软件计 数器初值20 秒暂存单元加1 并送A累加器 判断A是否为60 秒暂存单元清零 分暂存单元加1并 送A累加器 判断A是否为60 分暂存单元清零 小时暂存单元加1 并送A累加器 判断A是否为12 上 下午标志位取反 标志位是否为1 Y 重装初值 返回 是否为13 送1给小时暂存单元 重装初值 返回 N N N Y Y N N Y 星期暂存单元加1 并送A累加器 判断A是否为 8 送一给星期暂存单元 取得一个月的天数 加一并送B累加器 标准位是否为1 日暂存单元加1并 送A累加器 取得一个月的天数 加一并送B累加器 A与B比较是否 相等 月暂存单元加1并 送A累加器 判断A是否为13 送1给月暂存单元 年暂存单元加1并 送A累加器 判断A是否为 100 送0给年暂存单位 Y Y Y Y Y N N N N N N 图 4 4 中断服务子程序流程图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 52 电标志位清零 停电处理子程序 当停电标志位为 1 时 关断显示 此时蓄电池只作为系统电源 亦可供停电指示灯用 4 24 2 软件的优化设计软件的优化设计 当天时间A 点B分 周一至周五 的某一天 周六 时间少于等于 7 15 周一至周四的 某一天 令g n 0 h n 48 7 60 15 令g n 0 h n 24 7 a 60 15 b 令g n 0 h n 7 a 60 15 b 停止搜索 令g n 0 h n 24 7 60 15 Y NN Y N N Y Y 图 4 5 搜索程序流程图 一般的时间控制子程序不断地进行实时时间与设定时间的比较 如果相等 则转相应的控制子程序 如果由时间控制的事件较多 这种穷举 盲目 搜索策略会耗费大量的时间 系统的时间控制子 程序采用启发式搜索方法 启发式搜索方法为简化搜索并减少搜索 过程中可能出现的大量可选路径 从与待解问题有关的信息中所得 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 53 到的启发知识或 经验法则 可用来确定搜索方向 精心选择的启 发信息可在很大程度上加大找出解答的机会 并同时减少求解所需 的时间 一条路径是否有助于求解通常取决于代价函数 f n 它对 一个节点的评价基于已经付出的代价 g n 和其基于启发信息估计通 往目标节点还需付出的代 h n 即 f n g n h n 4 1 g n 可用至今已被展开的从起始节点到当前节点 n 的所用路径中的最小 代价 g n 来近似 f n g n h n 4 2 其中 f n 是从起 始节点经过节点 n 到达一个目标节点的所有路径中的最小代价 h n 是从 n 到一个目标节点的所有路径中的最小代价 例如起床 唤醒灯子程序 每周一到周五上午 7 15 开始缓慢调亮灯光 唤醒 主人 设定当天当时的时间为起始节点 而每周一到周五上午 7 15 作为目标节点 要比较三个时间段 周一至周五可以作为第一层的 中间节点 每天的 24 个小时作为第二层的中间节点 一个小时中 的每一分作为第三层的中间节点 g n 表示从起始节点到 n 节点 1 n 2 需要的最短时间 h n 表示从 n 1 n 2 节点到目 标节点估计需要的最短时间 以分钟为单位 计算可得 f n 把 各种情形下的 f n 通过高级语言编程预先估算出来 存放于表格 中 在每分钟到来的时刻查表得到 f n 并根据 f n 是否为零 设定相应的标志值为 1 或 0 时间控制子程序根据标志值为 1 或 0 决定是否执行 采用此方法后 整个程序的运行时间减少了 144 s 可利用外加程序存储器的剩余空间存放 f n 表格 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 54 4 34 3 系统的抗干扰设计系统的抗干扰设计 4 3 14 3 1 硬件抗干扰措施硬件抗干扰措施 切断来自电源的干扰 1 各芯片的电源与电源地之间接电容 0 1 F 抗电源干扰 2 数字信号采用光电耦合器隔离 3 模拟地与数字地分开 避免公共地阻抗对模拟信号和数字信 号产生耦合作用 4 3 24 3 2 软件抗干扰措施软件抗干扰措施 数字滤波 数字滤波技术对采用传感器采集外部数据的系统能获得较好的 抑制效果 本系统中没有模拟输入信道 输入信号均为数字信号 设置自检程序 在软件中加设自检程序 在系统运行前和运行中不断循环测试 电子系统内部特定部位的运行状态 对出现的错误状态进行及时处 理 以保证系统运行的可靠性 NOP 指令冗余 当 CPU 受到干扰后 往往将一些操作数当作指令码执行 引起 程序混乱出错 这时我们希望尽快使程序恢复正常运行 MCS 51 系统中所有指令最多三个字节 当程序弹飞到某一条单字节指令时 程序自动恢复正常运行 但如果弹飞到某一双字节或三字节指令上 时 有可能落到其操作数上 程序继续出错 空操作指令 NOP 除了 占用一个存储单元和执行时间外 对 CPU 的工作状态没有任何影响 如有选择地在程序关键地方插进 1 2 个 NOP 指令 能使 PC 的内容 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 55 得到调整 使程序在受到干扰后回到正常的顺序 常在以下指令前 插入 NOP 指令会得到好的效果 如对外设端口的操作指令 多字节 指令 转移指令 堆栈操作指令 除了在一些指令前插入 NOP 指令 还可在数据表格前后用几条 NOP 指令和一条转移指令包围起来 使 得程序失控而落在表格周围时 不致进入表格 把数据当作操作码 执行 其中空操作指令代码的长度保证在任何情况下程序进 出表 格都能执行到其后的跳转指令 一般为指令系统中占字节数最多的 指令代码长度 设置软件陷阱 当系统受到干扰侵害 导致程序指针改变时 往往造成程序运 行失常 如果程序指针超出应用程序代码区而进入数据区 将造成 程序盲目运行 最后由偶然巧合进入死循环 在这种情况下 只要 在非代码区设置拦截程序措施 使程序进入陷阱 然后可以迫使程 序进入初始状态 或进入错误处理程序 软件陷阱可以安排在下列三种地方 1 未使用的中断向量区 当干扰使得未使用的中断开放 并激 活这些中断时 就会进一步引起混乱 可以在这些地方设置陷阱 及时捕捉到错误中断 论文 4 住宅智能照明控制系的软件设计 2 未使用的程序 ROM 区 当程序 ROM 没有全部使用时 剩余的 ROM 空间一般处于初始状态 0FFH 可以在程序 ROM 中所有连续的 空白单元都填上 LJMP0000H 指令的操作码 02 00 00 当失控的程序 进入地址时 使它直接转移到主程序的入口处 3 程序区 程序区是由一条条执行指令构成的 在这些指令中 间常有一些断裂点 正常执行的程序执行到此能够进行正常的跳变 这种指令有 JMP RET 等 但弹飞的程序刚好落到断裂点的操作数 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 56 上或落到前面指令的操作数上 程序会越过断裂点 继续往下执行 PC 的值不能正常进行跳变 引起混乱 可以在这些指令 JMP RET 等 后安排陷阱 及时捕捉到错误 而又不影响正常执行的程序流 程 看门狗技术 系统受到干扰时 引起程序乱飞 也可能使程序陷入 死循环 指令冗余技术 软件陷阱技术不能使失控的程序脱离 死循环 通常采用程序监视技术 又称 看门狗 技术 看门狗 实际上 是一种监视定时器 它本身能独立工作而不依赖于 CPU 当 CPU 正 常工作时每隔一定的时间将定时器清零 如果 CPU 受到干扰使程序 跑飞 无法执行这个发清零脉冲的固定程序 计数器就会计数 到溢出状态 定时器溢出时将发出一个复位脉冲到 CPU 的复位端 强迫 CPU 复位 硬件复位 对于失控的程序 只要在单片机的 RESET 端加上一个高电平信 号 并持续 10ms 以上即可使其复位 程序自动从 0000H 开始执行 软件去抖动 在按下某个按键时 被按按键总会有轻微的抖动 这种抖动常 会持续 10ms 左右的时间 当 CPU 检测到有键按下时 由软件时 CPU 延时 20ms 在对按键扫描 如果仍然检测到有键按下 则识别按键 键值 否则返回执行其它子程序 因为在每一种场景下都有几组可 供选择的灯光 也就是说按下一个按键可以实现几组灯光的循环 为了防止按下一个按钮各组灯光不断循环 软件中设置只有当按键 释放时才执行相应的按键处理程序 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 57 4 44 4 系统功能扩展系统功能扩展 增加通信功能 住宅智能化的主要功能集中在家庭安全报警 电话远程控制家 电 红外集中遥控 自动抄表控制及小区物业管理等方面 论文 4 住宅智能照明控制系统的软件设计为了使系统能接受其它微机系 统发出的控制指令并将控制结果输出到其它微机系统 实现系统通 信功能的扩展要求 可以采用单片机片内串行口外接 MAX487 实现 RS 485 标准接口以实现系统相互信道的扩展 如 4 6 所示 MAX487 具有下降的变换速率驱动器 其电磁干扰 EMI 很小 并 降低了由于不适当端接电缆引起的反射 传输速率高 250Kb s 数据传输准确 具有低电流待机方式 电流仅 0 1 A 半双工通信 为了实现系统与其它微机系统的通信 在系统软件中还需增加相应 的通信处理程序 AT89C51 以中断方式接