毕业设计(论文)-基于AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计2(5)

段选的芯片，采用简单又便宜的9012三极管来驱动数码管的位选，节约成本，程序编写简单。

考虑到数码管驱动信号要求的电流较大，采用功率驱动器件ULN2803芯片。此芯片是八组NPN型达林顿功放三极管集成芯片，典型的输入电压是5V，集电极输出功率可达50V×0.6A。因此采用ULN2803共阳极数码管的段信号驱动器。而共阳极数码管的位信号驱动则采用8个晶体管9012来实现。又由于ULN2803为低电平驱动，所以数据送到单片机端口前，应在程序中先将数据取反。然后将数据送到ULN2803输入端相连接单片机的P0端口即可。

每次先送一位要显示的数据字节，然后再送该位数码管的地址字节，直到8位显示完全。

本系统在运行过程中需要显示查看的数据有时钟及显示数值。正常工作中8位显示器显示实时时钟，显示小时、分钟、秒，其中有两位用来显示“—”，用以分隔显示小时、分钟和秒，这样显示更加清晰。

第四章 系统调试运行及问题分析

4.1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。

摘 要

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

4-3按键电路调试 XXII

图4-2单片机最小系统调试 图4-4显示电路调试

图

图4-5采集电路调试

4.2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100KΩ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

摘 要

自检。

第五章 总结与展望

5.1总结

该教室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，实现了对教室灯光的自动开灯、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，经实验初步证实了系统具有很好的稳定性，提高了电能的利用率。

在保证稳定、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室灯光配套使用时，不需要对原有设备电路进行大的改动，以降低实现教室灯光智能控制的成本。

5.2展望

由于教室大小面积各不相同、教室灯光数量不一，教室内部安装智能控制装备的数量也会有所不同，特别是人体传感器使用的数量受面积的影响更大，一套教室灯光控制系统的应用也只是在有限的范围内。若教室面积很大，超过人体传感器辐射范围，这样采集的信号可能会不够准确，进而影响控制设备的运行。为防止这种现象发生，使系统更加可靠，最好采用多个人体传感器。

人体传感器一般采集的是有活动的人体，若人体静止时，如坐着看书没有活动，这时人体传感器是不会有信号输出的，故而最好将人体传感器装置设计成在系统运行过程中能够摆动。

本系统中，人体传感器采集的信号与环境光采集的信号相互间有着密切联系。最好能将人体传感器与环境光采集电路集成到一起，简化电路，从而简化软件程序。

初步试验证明，本系统适用性较好，可以应用于教室、楼道和办公室中。

致 谢

在论文完成之际，我首先向关心、帮助和指导我的谭伟东老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！

在论文设计过程中，一直得到谭伟东老师的亲切关怀和悉心指导，使我顺利的完成论文。谭伟东老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。再一次向他表示衷心的感谢，

XXIV

感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助!

在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获，我感到无比欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!

特别感谢我的师兄以及师姐对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!还要感谢一直关心帮助我成长的室友！

在我即将完成学业之际，我深深地感谢我的家人给予我的全力支持！ 最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!

参考文献

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2．周明珠.王炜，王福源，无触点开关在控制中的应用，现代电子技术.2002 3．俞海珍.李宪章，冯浩，热释电红外传感器及其应用，电子照明技术2006.7 4．赵海兰.，赵样.实时时钟电路DS1302的原理及应用.电子元器件应用，2005 5．胡又农等，可编程看门狗监控EEPROM-X5045及其在8051系统中的应用，电子技术应用.1998， No.7，18-19

6．瞿贵荣.热释电红外传感器的结构原理及特性，家庭电子爱好者，

7．樊贵卿，李庆武，靳建华，串行实时时钟芯片DS 1302程序设计中的问题与对策，电子技术应用2005.2

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