办公楼智能照明控制系统毕业设计

1、摘要摘要 智能照明控制系统是为了适应各种建筑的结构布局以及不同灯具的选配， 从而实现照明的多样化控制。现有的智能照明控制系统主要分为中央集中控制 系统及分布式控制系统两种。 一个现代化的智能办公大楼，不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒 适的视觉环境，使员工在其中工作保持心情舒畅，提高办公效率。据国内外有 关资料介绍，办公照明用电量约占整个大楼能耗的 1/3。因此，做好照明设计， 选择合理的照明方案，配置先进的控制系统，加强照明控制设计，已成为智能 办公楼的一个重要设计内容。它不仅能有效节约能源，降低用户运行费用，还 可提高大楼管理水准。 我们知道办公大楼按照功能区域划分，通常会有办公区、门

2、厅、会议室、 多功能厅等，各个功能区域的照明具有不同的特点。办公区域照明使用的光源 主要是荧光灯与白炽灯，其中荧光灯多用于一般照明，白炽灯多用于局部照明， 照度水平的设计主要取决于视觉作业的需要及经济条件的状况。办公区域的工 作时间主要是在白天，可以考虑利用窗外入射的大量自然光进行照度补偿，不 仅能节约能源，更能维持室内舒适的视觉环境。 对于一个完整的办公楼智能照明控制系统来说，办公区是办公楼的主要组 成部分，采用智能照明控制系统，可使其照明系统工作在全自动状态。通过配 置的“智能时钟管理器”可预先设置若干基本工作状态，通常分为白天、晚上、 清扫、安全、午饭等，根据预先设定的时间段可自动的在各

3、种状态之间进行转 换。比如：上班时间来临时，系统自动将灯打开，并将光照度自动调节在预先 设定的水平。在靠窗的房间，系统能智能地利用室外自然光，当天气晴朗，室 内灯自动调暗；天气阴暗，室内灯会自动调亮，以始终保持室内恒定的亮度。 午餐时间，灯将自动变换到一个舒适、柔和的灯光场景，使工作人员能够很好 地休息和放松。当一个工作日结束时，在智能时钟管理器的作用下，系统将自 动地调暗各区域的灯光，进入晚上工作状态。同时智能传感器的动静探测功能 将自动生效。系统处于清扫状态时，该区域的灯保持基本的亮度，当清扫人员 扫到该区域时，智能传感器的动静探测功能自动生效，点亮该区域的灯，当清 扫人员扫完该区域离开后

4、，延时数分钟后将灯关掉。安全状态和清扫状态的工 作原理相似。智能照明控制系统还能保证办公区域和公共区域协调的工作。如： 办公区域有员工加班时，电梯厅、走廊等公共区域的灯就保持基本的亮度，只 有当办公区域的人走完后，才将灯降低到安全状态或关掉，避免不必要的能源 浪费。 关键词关键词 智能化小区 照明 系统设计 目 录 摘摘 要要.i 第一章第一章 小区小区灯光控制器简介与方案分析灯光控制器简介与方案分析.1 1.1 总体方案1 1.1 灯的位 置.1 1.2 灯具灯源的选择.1 第二章第二章 系统控制模块的硬件设计系统控制模块的硬件设计.3 2.1 系统控制模块的硬件构成及简介.3 2.2 系统

5、控制的主要硬件电路.3 2.2.1 系统主控电路.3 2.2.2 系统供电电路.4 2.2.3 数据采集电路.5 2.2.4 系统时钟电路.7 2.2.5 继电器驱动电路.8 2.2.6 超时报警电路.8 2.2.7 按键控制电路.9 2.2.8 系统看门狗电路.9 第三章第三章 控制电路控制电路设计设计.13 3.1 电路的工作原理 .13 3.2 元器件的选择.13 3.3 元器件的安装.14 3.4 元器件的调试 .14 第四章第四章 系统调试运行及问题分析系统调试运行及问题分析.21 4.1 单片机系统调试方法及步骤.21 4.2 主要问题分析.22 第五章第五章 总结与展望总结与展望

6、.25 5.1 总结.25 5.2 展望.25 致致 谢谢.27 参考文献参考文献.29 一一 住宅小区路灯设计的方案及设计方法住宅小区路灯设计的方案及设计方法 1.1总体方案的确定 现代住宅小 区的照明设计 已不单是小区道路的照明设计，往往还包括一 些泛光照明设计 。照明设计分为两大类，明视照明和环境 照明。道路照 明主 要是明视照明，涉 及照 明 生理学，一般要求工作面上有充分的亮度、均匀、 无眩光、照明器布置与周围协调、光源显色性好等等；环境照明则不同，主要 涉及照明心理学一般要根据景观专业的需要设计被照 射物的明暗，明暗对比 是营造气氛的一种有效手段。照度要有差别，不可均一，可利用小面

7、积眩光来 创造魅力感，也可利用特殊彩色光进行色彩照明。讲得通俗一点，一般道路照 明 要求亮 度均匀，而环境照明则要求亮 暗区分明显一般一个小区都要有一 、二处亮点当明亮点的照度为普通 区域照度 的三倍 左右时可以创造 出最 佳的效果。但是在处理住宅小区环境照明时应牢牢记住 宅小区道路照明的终极 目标是让业主觉得本小区幽静、舒适。住宅小区的环境照明只宜在主入口或公 共区域设置，防止光污染的产生。 1.2 灯位的布置 大型小区道路的特点是分叉多、路型复杂因此要求道路照明要有较好的 视觉指导作用。在 比较窄的道路上采用单侧布灯的方式，该种布灯的优点是诱 导性好，造价较低，缺点是不设灯的一侧路面亮度低

8、 于设灯一 侧， 明暗过于 明显在比较宽的道路上可以采用之字型交替排列的布灯方式该种布灯的优点 是照度均匀特别是在恶劣天气时所提供的照明条件比单侧布灯好得多，缺点 是诱导性差。为了避免小区道路照明给居民室内环境弓 i 起不良的影响，要合 理地选择灯位。 1.3 灯具及光源的选择 灯具及光源的选择是室外照明的关键庭院灯外观妒而且形式多样，能很好 地与小区建筑风格统一，所 以小区道路照明灯具一般采用庭 院灯，灯高控 制 在 2、54 m 之间 。庭院灯不但夜晚能很好地保证照明效果 ，白天也能为小 区营造优雅的环境气氛。其材料可选 用钢管、铸铝 、 不锈钢等。为了防止飞 虫等小生物进入灯具，灯具的防

9、护等级一般不低于 i p 5 5 。由于小区( 主干 道、主人口、公共生活 区除外 ) 要求环境幽静而冷色光源更易给人静的感觉， 所以住宅小区中室外照明中普遍采用高压钠灯及金属卤化物灯。此类光源 的优 点是显色性好、光效高、使用寿命长，且满足了节能要求。 第二章 系统控制模块的硬件设计 2.1 系统控制模块的硬件构成及简介系统控制模块的硬件构成及简介 系统控制单元是以 at89s51 单片机主控模块为核心，其它外围电路主要包 括：环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电 路、eeprom 存储模块、超时报警模块、数码管显示模块，其结构框图如图 2-1 所示。 at89s

10、51 单 片 机 最 小 系 统 热释红外传感器 环境光采集电路 超时报警模块 按键电路 数码管显示模块 看门狗模块 时钟模块 eeprom 存储器 模块 图 2-1 系统控制结构框图 环境光模块采用光敏三极管来检测环境光的强度，有光照时，电阻减小， 随着光照强度的减弱，电阻逐渐增大，把光信号转化成电信号，实现对光强度 的检测。 人体存在传感器模块采用 hp-208 是基于红外线技术的智能产品，实现对人 体存在的检测。 硬件时钟模块采用具有充电能力的低功耗，具有临时性存放数据的 ram 寄 存器的实时时钟芯片 ds1302。该电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广 泛的使用。 系统数据存储及

11、故障保护部分由 x5045 组成，x5045 是一种串行通讯的 512 字节 eeprom，同时兼有看门狗和电源监控功能键盘模块。 2.2 系统控制的主要硬件电路系统控制的主要硬件电路 考虑到本系统安装时受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、光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定，所以在设计过程中， 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。 2.2.1 系统主控电路系统主控电路 本系统的主控模块采用 at89s51 作为主控芯片，它是一种低功耗，8 位 cmos 工艺处理器，具有 8k 在线可编程 flash 存储器，片内的 flash 可多次编 程

12、，为在线编程提供了方便。片内有 128 字节的 ram，4kb 的 eeprom，由 于合理的安排使用片内 ram 空间，所以没有片外扩展的 ram，使电路结构简 洁。该芯片的主要特征见如表 2.1： 表 2.1 at89s51 主要特征 单片机最小系统如图 2-2 所示： 图 2-2 单片机最小系统 (1) 40（vcc）20（gnd）脚间的电压应有 5v 。 (2) 18、19 脚分别与 20 脚间有 1.72.5v 电压 (3) 9（rst）脚与 gnd 间电压基本为 0 。 (4) 31 脚 （ea）与 20 引脚（gnd）间电压为 5v 。 2.2.2 系统供电电路系统供电电路 系统

13、供电原理如图 2-3 所示，采用+5v 电压供电。本设计采用输出电压为 9v 的变压器。系统接通 220v 交流电源后，将 220v 交流电变压到 9v，经过二 极管全波整流、电解电容 c1，c2 滤波，再经正输出稳压器 lm7805，为了缓冲 负载突变，改善瞬态响应，输出端还采用了电容 c3，c4，最后得到+5v 的直流 电压，用于给控制系统中单片机系统及其它外围电路的 vcc 端供电。. at89s51 引脚外围器件引脚说明 p0. 0-p0. 7uln2803数码管段码驱动接口 p2. 0-p2. 7pnp-9012 基极数码管段码驱动接口 p1. 0x5045six5045 串行输入端

14、 p1. 1x5045sckx5045 串行时钟端 p1. 2x5045csx5045 片选端 p1. 3 x504550 x5045 串行输出端 p1. 4工作状态指示灯 p1. 5 ds1302clk ds1302 时钟线 p1.6 ds1302i/o ds1302 数据线 p1. 7 ds1302rst ds1302 复位线 p3. 0- p3. 1数据采集输入端 p3. 3人体存在传感器输出信号端 p3. 4超时报警信号输入端 p3. 7光敏三极管输入信号端 图 2-3 系统供电电路 2.2.3 数据采集电路数据采集电路 教室的环境光强度和人体存在与否是系统主要的输入参数，因此教室中的

15、 环境光照强度和人体存在成为系统数据采集的主要对象。常见的环境光强度采 集器件主要有光敏二极管和光敏三极管，考虑抗干扰的需要，选用灵敏度较高 的光敏三极管。此外，人体存在传感器要求灵敏度高，可靠性强。 一、环境光强度采集电路 光电传感器是一种能够将光转化为电量的传感器。采用的光敏三极管除了 具有光敏二极管将光信号转化为电信号的功能外，还具有对电信号的放大功能。 在无光照时，三极管的穿透电流很小，为暗电流，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 随光照强度变化而变化的电信号。光敏三极管具有灵敏度高，体积小，工作电 压低，工作电流小

16、，发光均匀稳定，响应速度快，寿命长等特点。 环境光采集电路原理如图为 2-4 所示。当环境光照强度大于一定程度时，光 敏三极管 d6 呈现低阻状态1k，三极管 q12 的基极电压升高，q12 管饱和导 通，集电极输出低电平。当环境光强度小于一定程度时，光敏三极管 d6 呈现高 阻状态100，使三极管 q12 截止，集电极输出高电平。其中调节 r26 阻值， 可使三极管 q12 受环境光强度影响在适当的亮度下导通。 图 2-4 环境光电路 r25 10k q12 npn d6 phot o r26 470k +5v p27 二、人体存在信号采集电路 人体存在传感器采用 hp-208-n-l 人体

17、感应模块(低电平输出)。基于红外线 技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，广泛应用于各类自动感应电器中。 人体传感器的 1 号引脚为电源信号端 vcc，2 号引脚为采集信号输出端 out，3 号引脚为地信号端 gnd。其硬件连接如图 2-5。 1 2 3 hp-208 c 680pf vcc p3.3 图 2-5 人体存在信号采集电路 hp-208-n-l 功能特点： 全自动感应：人进入其感应范围则输出低电平，人离开感应范围则自动延 时关闭低电平，输出待机时的高电平。 两种触发方式：a.不可重复触发方式：即感应输出低电平后，延时时间段一 结束，输出将自动从低电平变为高电平；b.可重复触发方式

18、：即感应输出低电平 后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持低 电平，直到人离开后至延时结束，低电平跳变为高电平（感应模块检测到人体 的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延 时时间的起始点). 具有感应封锁时间：感应模块在每一次感应输出后，待延时时间一结束， 可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。 此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于 间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时 间可设置在零点几秒几十秒钟)。 微功耗：静态电流50 微安，特别适合干电

19、池供电的电器产品； 输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接； 技术参数：工作电压：dc4.5v 至 dc24v 均可； 输出低电平：0v，待机时的高电平为 3.3v； 延时时间：可制作范围零点几秒十几分钟； 封锁时间：可制作范围零点几秒几十秒； 触发方式：l 不可重复；h 可重复； 感应范围：vcc1+0.2v 时，由 vcc2 向 ds1302 供电，当 vcc2 vcc1 时，由 vcc1 向 ds1302 供电。 sclk：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出； i/o：三线接口时的双向数据线； ce：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。 ds1302 与单片机接口电路连接如图 2-

20、7，其中 vcc2 外接 3.6v 可充电的锂 电池，为 ds1302 的备用电源。vcc1 外接供电模块的稳定输出电压+5v，为 ds1302 的主电源。ds1302 由 vcc1 和 vcc2 两者中较大者供电。系统正常运行 时，vcc1 大于 vcc2，因此由 vcc1 给 ds1302 供电，在主电源关闭的情况下， 则由 vcc2 给 ds1302 供电，保持时钟的连续运行。x1 和 x2 是振荡源，外接 32.768khz 晶振。rst 是复位/片选线，通过把 rst 输入驱动置高电平来启动所 有的数据传送，与单片机的复位信号相连。时钟输入端 sclk 接单片机 p1.5 引 脚，进

21、行时钟控制。 。 图 2-7 时钟电路 2.2.5 继电器驱动电路继电器驱动电路 继电器驱动接口电路如图 2-8 所示，这里继电器由相应的 pnp 型号的 9012 三极管来驱动。开机时，单片机初始化后的 p3.5、p3.6 为高电平，三极管截止， 所以开机后继电器始终处于释放状态。如果 p3.5、p3.6 为低电平，三极管的基 极就会被拉低而产生足够的基极电流，使三极管导通，继电器就会得电吸合， 从而驱动负载，点亮相应电灯。继电器的输出端并联 100 欧的电阻和 6800 皮法 电容，目的是避免继电器吸合与释放期间产生火花。继电器线圈两端反相并联 的二极管是起到吸收反向电动势的功能，保护相应

22、的驱动三极管，这种继电器 驱动方式硬件结构比较简单。 图 2-8 继电器驱动电路 2.2.6 超时报警电路超时报警电路 本系统采用的超时报警电路如图 2-9 所示。单片机的 p3.4 端口外加一个 10k 的上拉电阻，再经过限流电阻 100 欧与三极管 c945 的基极相连。当 p3.4 端口为低电平，即基极为低电平时，三极管导通，驱动蜂鸣器发出声音，以示 教室灯工作超时。若 p3.4 端口为高电平，即基极为高电平时，三极管截止，蜂 鸣器不工作，教室灯工作正常。本系统采用超时报警电路方便了管理人员对教 室灯的管理，能够科学、有效地管理教室电灯。 图 2-9 超时报警电路 2.2.7 按键控制电

23、路按键控制电路 按键控制电路如图 2-10 所示。按键的输入信号分别接到 p2.0，p2.1，p2.2，p2.3，用二极管和与门电路将按键信号引到外中断 0 的引脚 p3.2。按键控制电路采用单片机 p2 口的低 4 个口作按键的输入信号端，信号取 自电阻的分压。当按键未按下时，p2.0p2.3 端口的电压接近电源电压，为高电 平，当某一按键按下时，对应端口被按纽开关短接到地，为低电平。单片机检 测 4 个端口电平的变化，从而确定是哪个键被按下。键盘工作方式采用中断扫 描方式，4 个二极管和 10k 电阻组成与门电路，当任一键按下时，与门输出 p3.2 引脚的电平都会由高为低。p3.2 第二功

24、能是外部中断 0 的输入引脚，我们 利用其电平的变化产生中断，在中断服务程序中读入 p2 口低 4 位信号，确定哪 个键按下，执行相应的按键功能，0.1pf 电容和 10k 电阻组成滤波电路，消除按 键的抖动。 图 2-10 按键控制电路 2.2.8 系统看门狗电路系统看门狗电路 在单片机工作过程中，不可避免的会由于外界的干扰而产生程序跑飞、死 机甚至造成整机瘫痪等情况。为了能够及时恢复单片机的工作，只能采用重新 复位的方法，因此还应该在硬件设计中使用看门狗电路，这样在单片机发生死 机的情况下，看门狗将产生一个复位信号给单片机，使单片机复位，重新执行 程序。由于系统同时需要看门狗和 eepro

25、m，所以本设计中使用芯片 x5045。 x5045 具有三种常用的功能：看门狗定时器、复位控制和 eeprom。这三 种功能是集成在单个 8 引脚封装的 cmos 器件内，将电源监控和看门狗功能以 及高速三线非易失性存储器组合在一起，从而在很大程度上降低了系统成本并 减少了对电路板空间的要求，x5045 的引脚排列如图 2-11。 图 2-11 x5045 的引脚图 看门狗定时器的预置时间是通过 x5045 的状态寄存器的相应位来设定的。 如表 2.2 状态寄存器所示，x5045 状态寄存器共有 6 位。其中 wd1.wd0 和看门 狗电路有关，其余位和 eeprom 的工作设置有关。 表 2

26、.2 状态寄存器 wd1=0，wd0=0，预置时间为 1.4s， wd1=0，wd0=1，预置时间为 0.6s， wd1=1，wd0=0，预置时间为 0.2s， wd1=1，wd0=1，禁止看门狗工作。 看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系 统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。 x5045 硬件部分连接如图 2-12。 图 2-12 系统看门狗电路 系统看门狗电路由系统数据存储及故障保护部分组成，x5045 是一种串行 通信 512 字节的 eeprom，同时兼有看门狗和电源监控功能，x5045 有三种可 编程看门狗周期，上电和 vcc 低于检测门限时，输出复位

27、信号，x5045 输出复 位高电平有效，为了复位更加可靠，其复位输出端外接一个 10k 的上拉电阻， 并与 at89s51 的复位端相连。看门狗能在电源上电、掉电期间产生一个复位信 号。该芯片还带有一个 1.4 秒的看门狗定时器可用来监控单片机的工作。如果在 1.4 秒内未检测到其工作，出现故障，内部定时器将使看门狗 wd1 处于低电平 状态，为系统提供保护，避免死机、程序跑飞或进入死循环等意外的发生。 三三 光和声控电路光和声控电路 用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有 人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明， 当人们进入家门或走出公寓

28、，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使 有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于 住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积 小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合广大电子爱好者自制。 3.1电路的工作原理 声光控延时开关的电路原理图见图 1 所示。电路中的主要元器件是使用了 数字集成电路 cd4011，其内部含有 4 个独立的与非门 vd 1vd4，使电路结构 简单，工作可靠性高。 顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启，若干分钟后延 时开关“自动关闭。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子 开关的开

29、动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划 分为若干个单元，由此可画出图 2 所示的方框图。 结合图 2 来分析图 1。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒 bm 接收并转 换成电信号，经 c1 耦合到 vt 的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门 (vd1)的 2 脚，r4、r7 是 vt 偏置电阻，c2 是电源滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻 rg 等元件组成光 控电路，r5 和 rg 组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大， rg 两端的电压高，即为高电平间 t=2r8c3，改变 r8 或 c3 的值，可改变延时 时间，

30、满足不同目的。vd3 和 vd4 构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当 c3 充电到一定电平时，信号经与非门 vd3、vd4 后输出为高电平，使单向可控硅 导通，电子开关闭合；c3 充满电后只向 r8 放电，当放电到一定电平时，经与非 门 vd3、vd4 输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整 的电子开关由开到关的过程。 二极管 vd1vd4 将交流 220v 进行桥式整流，变成脉动直流电，又经 r1 降压， c2 滤波后即为电路的直流电源，为 bm、vt、ic 等供电。 3.2元器件的选择 ic 选用 cmos 数字集成电路 cd4011，其里面含有四个独立的与非门电

31、路。 内部结构见图 3，vss 是电源的负极，vdd 是电源的正极。可控硅 t 选用 1 a400v 的进口单向可控硅 1 00-6 型，如负载电流大可选用 3a、6a、10a 等规 格的单向可控硅，单向可控硅的外形如图 4 所示，它的测量方法是：用 r1 档， 将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极(如印制板图所示)，这时表针无读数， 然后用黑表笔触一下控制极 k，这时表针有读数，黑表笔马上离开控制极 k 这时 表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。驻 极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用 r100 档将红表笔 接外壳的 s、黑表笔接 d，这时用口

32、对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极 体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是 625a 型，有光照射时电阻为 20k 以下，无光时电阻值大于 100mq，说明该元件是完好的。二极管采用普通的 整流二极管 1n40011n4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范 围内选用。其它元件按图 1 所示的标注即可。 3.3安装制作 准备好全套元件后，用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件 的质量，做到心中有数。 焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧 贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向 可控硅等元件时千万不要装反

33、，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至 烧毁元器件。印刷电路图如图 5 所示。 3.4调试 调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏 焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分， 防止触电，注意安全。 如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。 本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将 ab 分别接在电灯的开关位上，用 手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时 灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功。若不成功请仔细检查 有无虚假错焊和拖锡短路现象。 第四章 系统调试运行及问题分析 4.1

34、 单片机系统调试方法及步骤单片机系统调试方法及步骤 单片机系统的调试应包括硬件及软件两部分，主要是通过调试发现硬件及 软件中存在的问题，查看其运行结果是否符合设计要求。 在对系统进行实际调试时，首先应对硬件进行静态调试，同时对系统软件 进行初步调试，此后再对软件和硬件进行动态调试，最后才能使系统进入正常 工作. (1)静态调试：静态调试主要是排除明显的硬件故障。在将芯片、传感器等 元件连接到电路板上时，要保证各处电源极性、电压正确，以防止因电源极性 接反或电压过高损坏芯片或传感器。此外，插入芯片必须在断电的情况下进行， 特别注意芯片的方向不要插反。 (2)软件调试：在软件调试时采用在计算机上利

35、用模拟软件实现对单片机的 硬件模拟、指令模拟及运行状态模拟，从而完成应用软件开发的全过程。调试 过程中的运行状态、各寄存器状态、端口状态等都可以在指定的窗口区域显示 出来，通过这些显示结果随时跟踪程序运行状态，以确定程序运行无错误。 (3)动态调试：控制系统的软件和硬件是密切相关的，由于软件模拟开发系 统不能对硬件部分进行诊断，同时也不能实时在线仿真，所以用户程序还需跟 硬件连接起来进行联调，同时对软件和硬件进行检查和诊断。整个单片机系统 进行在线调试时，需借助仿真开发工具来对用户软件及硬件电路进行诊断、调 试。 在应用系统各模块电路调试成功后，将程序加载到在线仿真器上，这时就 能单步或连续地

36、执行目标程序，同时也可以根据需要分段设置断点执行程序。 而对于一些与硬件相关的用户程序，如接口驱动程序等，则需要配合硬件，进 行在线调试，如果有逻辑错误，也要及时纠正修改。 程序调试完毕后，利用编程器将程序固化到单片机中，使整个系统运行起 来。 各模块电路调试流程图如下示： 图 4-1 电源调试 图 4-2 单片机最小系统调试 图 4-3按键电路调试 图 4-4显示电路调试 图 4-5 采集电路调试 4.2 主要问题分析主要问题分析 在本系统的调试过程中遇到的主要问题的分析与解决方案。 1电源供电电路中集成稳压器温度过高。 分析解决：稳压器温度过高的原因之一是：变压器整流滤波后加到集成稳 压器

37、上的电压较高，使 7805 上的压降过大。此问题可通过选用输出电压低些的 变压器，并在集成稳压器前串入两只二极管降压，同时增大散热片来解决。 2人体存在传感器有人存在时输出高电平的电压偏低 分析解决：人体存在传感器输出高电平的电压偏低，单片机会产生误判， 或采集不到正确的信号，于是在人体存在传感器的输出端加一个 100k 的上拉 电阻。 3人存在的教室中，若人体超过十秒没有活动，人体传感器是不会有信号 输出的，那么如何判定教室此时有人的问题。 分析解决 ：此问题在系统软件设计时，可将采集有人体信号存在的状态适 当延长保持二至五分钟，并加以后续处理。 4单片机控制信号输出后，继电器没按预定设计产

38、生动作。 分析解决：单片机输出控制信号，在控制继电器时，必须加三极管来驱动， 否则信号电流过小将不能使继电器产生吸合动作，而且必须采用三极管的集电 极来驱动继电器，最后再带动负载。继电器驱动电路中还需注意的是要与继电 器线圈并联一个续流二极管，增加对驱动三极管的保护。 5每次开机插上电源后，硬件时钟显示的时间都从所设初始值开始计时。 分析解决：硬件时钟显示的时间不正常。 解决办法：一方面是充电电池没有充电功能；另一方面是应对硬件时钟进 行自检。 第五章 总结与展望 5.1 总结总结 该灯光系统的控制是以 at89s51 单片机芯片为核心，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， 实现了对小区灯光的自动开灯、关灯控制。系统控制单元的硬件电路中多采用 集成电路(uln2803，ds1302，x5045 等)，简化了电路设计，同时节省了单片 机 i/o 口资源，为系统进一步扩展留下了空间。系统的硬件及软件设计，经实验 初步证实了