基于MSP430單片機(jī)的室內(nèi)燈光控制器的設(shè)計(jì)及制作

1、-PAGE 2. z*外事學(xué)院1基于MSP430單片機(jī)的室燈光控制器的設(shè)計(jì)與制作-. z摘要最近的二十年里，各種新型技術(shù)開(kāi)展迅速，越來(lái)越多的智能設(shè)備進(jìn)入我們的生活，例如智能手表，智能手機(jī)等。在近幾年，智能設(shè)備也從一些小器件上面逐步進(jìn)入我們的生活中，智能門(mén)鎖，智能自行車(chē)逐漸被人們創(chuàng)造使用。而隨著社會(huì)的開(kāi)展，越來(lái)越多的新興技術(shù)被我們使用在日常生活中，例如利用聲音感應(yīng)和光電感應(yīng)，我們制作出了聲控?zé)簦⑶覍⑵溆玫搅饲Ъ胰f(wàn)戶(hù)，到后來(lái)我們生產(chǎn)出了可以遠(yuǎn)距離遙控的各種智能設(shè)備。這些智能設(shè)備使你可以遠(yuǎn)在公司就可以控制家里的空調(diào)溫度等等操作。本文首先闡述了燈光控制和感應(yīng)的原理，在此根底之上提出了如何進(jìn)展整體的設(shè)

2、計(jì)。然后提出了本設(shè)計(jì)可行的幾種方案。根據(jù)本設(shè)計(jì)提出的功能對(duì)方案進(jìn)展篩選和甄別。確定最適合我們?cè)O(shè)備的方案。在確認(rèn)了設(shè)計(jì)方案之后，分別介紹系統(tǒng)的單片機(jī)模塊，信息采集模塊和顯示模塊和控制模塊。最后根據(jù)系統(tǒng)的功能進(jìn)展軟件系統(tǒng)的分析和模塊化構(gòu)架的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能夠在穩(wěn)定運(yùn)行的前提下進(jìn)展燈光的識(shí)別和控制，本設(shè)計(jì)符合信息化建立的特點(diǎn)，是對(duì)現(xiàn)代生活信息化的一個(gè)實(shí)踐。關(guān)鍵詞：智能生活 燈光控制 單片機(jī)-. z目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc15687 前言 PAGEREF _Toc15687 1 HYPERLINK l _Toc14047 1 緒論 PAGEREF _Toc14

3、047 1 HYPERLINK l _Toc26207 11 課題背景 PAGEREF _Toc26207 1 HYPERLINK l _Toc19699 12 設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc19699 1 HYPERLINK l _Toc7215 13 燈光控制系統(tǒng)的原理及過(guò)程 PAGEREF _Toc7215 2 HYPERLINK l _Toc6299 2 室燈光控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc6299 3 HYPERLINK l _Toc10886 21 室燈光控制系統(tǒng)的介紹 PAGEREF _Toc10886 3 HYPERLINK l _Toc10719 211

4、 室燈光控制系統(tǒng)的類(lèi)型 PAGEREF _Toc10719 3 HYPERLINK l _Toc6394 212 光線傳感器的原理 PAGEREF _Toc6394 4 HYPERLINK l _Toc7909 22 設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc7909 4 HYPERLINK l _Toc866 221 方案設(shè)計(jì)思想 PAGEREF _Toc866 4 HYPERLINK l _Toc25439 222 系統(tǒng)總體框架 PAGEREF _Toc25439 5 HYPERLINK l _Toc2680 3 msp430單片機(jī)的室燈光控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2680 6

5、HYPERLINK l _Toc12716 31 元器件選型及元器件參數(shù)介紹 PAGEREF _Toc12716 6 HYPERLINK l _Toc20870 311 單片機(jī)選型及參數(shù) PAGEREF _Toc20870 6 HYPERLINK l _Toc12485 312 光敏電阻 PAGEREF _Toc12485 7 HYPERLINK l _Toc6415 313顯示模塊 PAGEREF _Toc6415 7 HYPERLINK l _Toc18128 314 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc18128 8 HYPERLINK l _Toc24486 32 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) PA

6、GEREF _Toc24486 9 HYPERLINK l _Toc27910 321 電源電路 PAGEREF _Toc27910 9 HYPERLINK l _Toc17069 323按鍵設(shè)置電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17069 12 HYPERLINK l _Toc30737 324顯示電路 PAGEREF _Toc30737 12 HYPERLINK l _Toc26061 4 室燈光控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc26061 13 HYPERLINK l _Toc8204 41 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc8204 13 HYPERLINK l _Toc8

7、038 42 室燈光控制系統(tǒng)主程序流程圖 PAGEREF _Toc8038 13 HYPERLINK l _Toc11720 5 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc11720 15 HYPERLINK l _Toc22855 51 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc22855 15 HYPERLINK l _Toc7945 52 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc7945 16 HYPERLINK l _Toc20595 53 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果 PAGEREF _Toc20595 16 HYPERLINK l _Toc25045 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc25045 17 HYPERLIN

8、K l _Toc29630 61 總結(jié) PAGEREF _Toc29630 17 HYPERLINK l _Toc24699 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc24699 18 HYPERLINK l _Toc3800 致 PAGEREF _Toc3800 18- PAGE 18. z*外事學(xué)院1前言這些年，智能化生活逐漸被人們承受，在龐大的智能化產(chǎn)品生產(chǎn)體系中，智能化生活和信息化生活是一個(gè)意義很接近的詞匯，在信息化生活中，一個(gè)重要的特點(diǎn)就是對(duì)身邊信息的采集，例如我們生活中的PM2.5粉塵傳感器可以告訴我們外面的空氣質(zhì)量，提醒我們是否應(yīng)該帶口罩出門(mén)或者我們生活中所接觸到的溫濕度傳感器等等，這些

9、傳感器通過(guò)特定的APP一直在給我們的生活提供方便，則在生活中我們不僅僅在獲得信息，同時(shí)我們也在使用一些智能的嵌入式設(shè)備對(duì)身邊的環(huán)境進(jìn)展控制，例如當(dāng)我們不在家,我們可以通過(guò)家里的智能攝像頭遠(yuǎn)程方便地查看家里的情況，同時(shí)利用攝像頭上攜帶的傳感器得到家里的溫度等信息。從信息化到智能化的轉(zhuǎn)變，就是一種當(dāng)我們快到家時(shí)，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)家里溫度很低時(shí)我們可以翻開(kāi)空調(diào)。還有一些情況就是如果我們生活的環(huán)境存在大量的粉塵，我們能夠命令掃地機(jī)器人清潔我們的生活的環(huán)境。1 緒論1.1 課題背景在目前所使用的燈光控制系統(tǒng)中，多為隨著周?chē)h(huán)境光照強(qiáng)度的變化而變化的燈光管理系統(tǒng)。在特定的使用場(chǎng)合我們可以使用這種燈光管理系統(tǒng)去營(yíng)

10、造各種各樣的氣氛。在其系統(tǒng)部使用光線傳感器對(duì)周?chē)臄?shù)據(jù)進(jìn)展采集。并將傳感器檢測(cè)到的各種復(fù)雜的信息傳送到中央處理器中進(jìn)展集中地分析和處理。隨后其顯示模塊或者燈光控制芯片接收到處理器發(fā)送出來(lái)的命令后經(jīng)過(guò)分析后將光照逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫m宜的強(qiáng)度和顏色。1.2設(shè)計(jì)目的隨著近年來(lái)生活科學(xué)的進(jìn)步。越來(lái)越多的傳感器在我們的生活中被使用。社會(huì)在不斷地高速開(kāi)展和進(jìn)步，實(shí)際的生產(chǎn)生活中已經(jīng)出現(xiàn)了豐富多彩的傳感器。我們的生活方式依托傳感器也發(fā)生了很大的改變。在我國(guó)，傳感器技術(shù)已經(jīng)被用在了方方面面，在停車(chē)場(chǎng)我們會(huì)用到檢測(cè)車(chē)牌的傳感器。同樣身處走廊之中們?nèi)藗兛梢允褂寐曇糁悄芸刂瓶叵到y(tǒng)。在不久的將來(lái)，工業(yè)開(kāi)展越來(lái)越迅猛。傳感器工

11、業(yè)也會(huì)得到更高更快的開(kāi)展。目前我們所熟知的燈光控制系統(tǒng)因?yàn)橹饕话惭b在大型場(chǎng)合中使用，所以其本錢(qián)太高，不適合家庭安裝。因此，開(kāi)發(fā)一款可以在家使用的簡(jiǎn)單型燈光控制系統(tǒng)尤為重要。1.3 燈光控制系統(tǒng)的原理及過(guò)程本系統(tǒng)使用MSP430為主控芯片，光敏電阻來(lái)獲得現(xiàn)場(chǎng)的燈光信息。采集到的環(huán)境光照強(qiáng)度通過(guò)LCD1602顯示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)燈光變化情況，并且記錄相關(guān)光照變化信息。當(dāng)我們?cè)O(shè)定好了燈光強(qiáng)度限度以后，每次燈光強(qiáng)度降到*一個(gè)刻度之后，都會(huì)使計(jì)數(shù)器加一。記錄在我們的1602上面。當(dāng)光照低于按鍵預(yù)先設(shè)計(jì)好的限度時(shí)，電路板上面的8個(gè)led小燈會(huì)全部亮起。在完本錢(qián)設(shè)計(jì)的時(shí)，要求理解本設(shè)計(jì)所實(shí)用的單片機(jī)的根本使用方

12、法和學(xué)會(huì)使用光敏電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)展數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。在完成設(shè)計(jì)的同時(shí)完成論文的撰寫(xiě)。要求所設(shè)計(jì)的室燈光控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以上功能，要求可以根據(jù)書(shū)本上所學(xué)的知識(shí)進(jìn)展初步的時(shí)間記錄。懂得使用電子設(shè)計(jì)相關(guān)器材，例如電烙鐵，吸錫器等等。并理解本系統(tǒng)各模塊之間的分工合作關(guān)系。懂得各模塊芯片如何運(yùn)行如何工作，以及如何使用供電模塊得到我們所需要的電平，做到以學(xué)到的知識(shí)完成實(shí)踐，自己完本錢(qián)設(shè)計(jì)所有功能。2室燈光控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案2.1 室燈光控制系統(tǒng)的介紹日常生活中常用的室燈光管理系統(tǒng)。主要是集成了一些常用的環(huán)境信息采集和智能控制的管理系統(tǒng)。他一般所具有的功能有燈光的軟開(kāi)關(guān)調(diào)整燈光亮度和遙控開(kāi)關(guān)燈光等。而本系

13、統(tǒng)所設(shè)計(jì)的燈管管理系統(tǒng)主要由三局部組成。分別是由顯示器組成的顯示模塊，由按鍵陣列組成的輸入模塊以及本系統(tǒng)所使用的燈光感應(yīng)模塊。由于本系統(tǒng)需要對(duì)光線進(jìn)展感應(yīng)，所以適當(dāng)?shù)奶暨x了光敏電阻作為感應(yīng)光線的器件。其在燈光發(fā)生變化時(shí)會(huì)改變自身阻值，而導(dǎo)致電壓的改變?？梢郧擅畹嘏浜鲜褂脭?shù)模轉(zhuǎn)換芯片。我們可以將燈光的變化信息傳遞到單片機(jī)進(jìn)展處理后顯示在顯示屏中。2.1.1 室燈光控制系統(tǒng)的類(lèi)型室燈光控制系統(tǒng)的類(lèi)型大致可分為： 通過(guò)感應(yīng)控制室燈光的開(kāi)關(guān)這類(lèi)系統(tǒng)通過(guò)感應(yīng)固定圍的情況變化來(lái)決定是否將照明燈光翻開(kāi)或者關(guān)閉。當(dāng)其檢測(cè)到燈光較暗已經(jīng)不能分清事物時(shí)，這種控制系統(tǒng)隨即控制燈光翻開(kāi)，提供照明。這種系統(tǒng)僅僅是使用了

14、光線傳感器或者光敏電阻來(lái)進(jìn)展信息的采集。(2)通過(guò)感應(yīng)外界亮度控制室亮度在一些舞臺(tái)等場(chǎng)合或者*些設(shè)施中。有些情況需要燈光來(lái)營(yíng)造氣氛，但是隨著情況的變化，光線也隨之變化，使用這種系統(tǒng)的還有旋轉(zhuǎn)餐廳。當(dāng)其旋轉(zhuǎn)到較亮的地方時(shí)，此系統(tǒng)可以將周?chē)鸁艄庵饾u條件到較暗的情況下，給人以舒適的環(huán)境。(3)通過(guò)感應(yīng)聲音和光線的聲控這樣的室燈光控制系統(tǒng)通常的情況下使用在日常生活的走廊中。在他們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，主要是為了晚上當(dāng)行人路過(guò)時(shí)給行人提供一些幫助。這種聲控系統(tǒng)一般有光敏電阻和聲控元件組成。白天，光敏電阻檢測(cè)到有光照，系統(tǒng)則不驅(qū)使燈光翻開(kāi)，晚上當(dāng)燈光系統(tǒng)檢測(cè)不到光照時(shí)，翻開(kāi)聲控元件。當(dāng)有聲音經(jīng)過(guò)時(shí)翻開(kāi)燈光提供照明。(4

15、)復(fù)合型的室燈光控制系統(tǒng)在有些系統(tǒng)中，需要根據(jù)環(huán)境的切換實(shí)時(shí)切換自己的功能。在目前的產(chǎn)品中。智能燈泡做到了以上系統(tǒng)的所有功能。使用他們只需要用固定的APP進(jìn)展簡(jiǎn)單的控制。在設(shè)計(jì)和制作的過(guò)程之中應(yīng)該認(rèn)真思考使用什么樣的燈光控制系統(tǒng)。并不是全部的所燈光控制系統(tǒng)都是我們可以成功實(shí)現(xiàn)的。也并非適用于我們所設(shè)計(jì)的環(huán)境。所以要根據(jù)本設(shè)計(jì)的功能要求，選取適宜的方案，才能到達(dá)準(zhǔn)確完本錢(qián)設(shè)計(jì)的目的。2.1.2 光線傳感器的原理在這套系統(tǒng)之中光線傳感器中的主要元件是光敏電阻。光敏電阻沒(méi)有極性。他和普通的電阻一樣使用。但是其在光照的情況下，其部可移動(dòng)的電子增加，使得其導(dǎo)電能力上升。隨著光照強(qiáng)度的增加，其光敏電阻的阻

16、值越來(lái)越小，其兩端的電壓變小，電流變大。通過(guò)檢測(cè)其變化程度得到目前光線變化的數(shù)據(jù)。光線傳感器的使用其實(shí)非常的普遍和常見(jiàn)，在當(dāng)今的社會(huì)生活中，它會(huì)被用在智能手機(jī)上面。當(dāng)光線發(fā)生一定的變化時(shí)候，而且比*一固定的值高一些的時(shí)候，它就會(huì)將外面的光線較強(qiáng)的的信息傳送的系統(tǒng)的外部，請(qǐng)求系統(tǒng)去調(diào)高本顯示器的顯示亮度，或者在使用時(shí)，如果手機(jī)原本是倒置狀態(tài)，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到手機(jī)的位置從倒立變成直立，并且光線傳感器的數(shù)據(jù)增加。則系統(tǒng)可以經(jīng)過(guò)情景模式分析為手機(jī)被從口袋里取出。這時(shí)屏幕將會(huì)被系統(tǒng)將自動(dòng)點(diǎn)亮。2.2 設(shè)計(jì)方案2.2.1 方案設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)利用MSP430單片機(jī)，光線感應(yīng)使用了單純的光敏電阻配合M

17、SP430自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道使用，使用手動(dòng)按鍵來(lái)控制系統(tǒng)的監(jiān)控下線，同時(shí)包括LCD1602構(gòu)成的顯示模塊。顯示模塊顯示目前光照的強(qiáng)度和到達(dá)光線下限的次數(shù)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的功能。由于本系統(tǒng)需要使用光敏電阻來(lái)感應(yīng)光線變化。所以本系統(tǒng)為了將光敏電阻所得到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)，將使用MSP430自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。本系統(tǒng)使用USB導(dǎo)線提供電源。本系統(tǒng)使用光敏電阻來(lái)感應(yīng)光線的變化。結(jié)合MSP430自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道來(lái)得到相關(guān)數(shù)字信號(hào)。隨后將數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線傳遞到單片機(jī)中。單片機(jī)接收光敏電阻傳遞回來(lái)的數(shù)據(jù)后，首先將其按照固定格式顯示到LCD1602中，隨后判斷其數(shù)值有沒(méi)有超過(guò)本設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)所設(shè)定的

18、數(shù)值。如果超過(guò)數(shù)值了，則LCD1602上的數(shù)目進(jìn)展加一。當(dāng)需要重新測(cè)定環(huán)境的光線時(shí)，按下按鍵矩陣中左下角的按鍵則系統(tǒng)記錄的光照信息清零。在程序運(yùn)行時(shí)，我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)程序中的燈光強(qiáng)度的大小設(shè)置新的燈光強(qiáng)度下限。每當(dāng)燈光強(qiáng)度沒(méi)有超過(guò)我們預(yù)先設(shè)計(jì)的固定數(shù)值時(shí)，msp430單片機(jī)將會(huì)控制計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，與此同時(shí)8個(gè)LED燈將會(huì)全部亮起。系統(tǒng)工作原理圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)工作原理圖2.2.2 系統(tǒng)總體框架根據(jù)系統(tǒng)功能要求。本系統(tǒng)需要使用到三個(gè)模塊。分別是使用了光敏電阻和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)采集模塊。使用了MSP430的數(shù)據(jù)的中央控制模塊和使用LCD1602的顯示模塊。該系統(tǒng)框架如圖2.2所示。圖 2

19、.2總體框架圖系統(tǒng)的工作原理：數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)檢測(cè)光線的變化，并將光線強(qiáng)度的流明信號(hào)通過(guò)MSP430自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道轉(zhuǎn)化為可以被單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)。隨后使用單片機(jī)判斷數(shù)據(jù)是否到達(dá)所設(shè)定的限制。當(dāng)超過(guò)了限制以后,將更改后的數(shù)據(jù)打印到顯示模塊中。我們完全可以通過(guò)按鍵控制模塊輸入一個(gè)新的限制值。3.msp430單片機(jī)的室燈光控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 元器件選型及元器件參數(shù)介紹3.1.1 單片機(jī)選型及參數(shù)本系統(tǒng)的核心元件是單片機(jī)和光敏電阻。在選擇單片機(jī)時(shí)。我們選擇了其部容量可以到達(dá)本設(shè)計(jì)要求大容量芯片。與此同時(shí)還要求這塊芯片可以支持ad轉(zhuǎn)換。通過(guò)教師和同學(xué)的推薦。最后選用單片機(jī)MSP430。MSP

20、430管腳圖如圖3.1所示。圖 3.1MSP430管腳圖3.1.2 光敏電阻本系統(tǒng)使用光敏電阻來(lái)作為光照傳感器使用。這樣搭配的優(yōu)勢(shì)是:制作的本錢(qián)在一定的程度上可以有效地減小，在另一方面通過(guò)光敏電阻的研究能夠升華自身的技能。本系統(tǒng)較其他傳感器而言，使用了簡(jiǎn)單的兩種方式，完成了其他昂貴傳感器所共有的功能。市面上銷(xiāo)售的光照傳感器一般都是在接收光照后，先進(jìn)展光電轉(zhuǎn)換將光照的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓值。隨后在其后連接相應(yīng)的傳感器進(jìn)展數(shù)據(jù)的處理。光照數(shù)據(jù)通常會(huì)被隨后的處理模塊處理掉。同時(shí)光照傳感器一般可將光照信息轉(zhuǎn)化為0-2V的電壓數(shù)據(jù)或者4-20MA的電流數(shù)據(jù)。太陽(yáng)能發(fā)電的原理也可以被另外一種光線傳感器巧妙

21、高效地使用。在原本安裝光敏元件的位置安裝了一小塊太陽(yáng)能板，通過(guò)太陽(yáng)能板接收紫外線光照產(chǎn)生的電流來(lái)測(cè)量紫外線強(qiáng)度。這種傳感器一般都帶有自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片。光敏電阻如圖3.2所示。圖3.2光敏電阻3.1.3 顯示模塊Lcd1602是一種在市場(chǎng)上使用非常普遍的液晶屏。隨著時(shí)代的開(kāi)展，雖然LCD1602現(xiàn)在在電子設(shè)計(jì)中的地位逐漸被其他LCD所取代。但是同屬于字符液晶，LCD1602的資料要多一些且HD44780有使用經(jīng)歷。所以本設(shè)計(jì)選用LCD1602來(lái)提供顯示功能。它是一塊專(zhuān)門(mén)用于顯示字符的點(diǎn)陣lcd屏。目前多種行模塊可供選擇。也有背光和不帶背光兩種。LCD1602共有16個(gè)引腳。略去VSS和VDD。

22、LCD1602的第三引腳為比照度調(diào)整引腳。此引腳設(shè)置不當(dāng)可能會(huì)造成鬼影現(xiàn)象。第四引腳為存放器選擇引腳。通過(guò)其上下電平控制目前正在傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)還是命令。第五引腳為讀寫(xiě)信號(hào)線。第六引腳為始能引腳。其次第7到14為8位雙向數(shù)據(jù)線。最后兩個(gè)為背光電源。本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)板本身不自帶LCD1602。所以本設(shè)計(jì)使用多孔插槽安裝LCD1602。如圖3.3所示。圖3.3 LCD1602的外觀3.1.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊本系統(tǒng)中由于使用光敏電阻作為測(cè)量光照強(qiáng)度的工具。其智能反響給我們電壓的變化，而我們使用的單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)。所以我們需要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換工具將電阻反響給我們的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。MSP430自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)

23、換模塊。MSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的轉(zhuǎn)換頻率要高于ADC0832的分辨率的水平，可以滿(mǎn)足模擬轉(zhuǎn)換的一般要求。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)讀取流程如圖3.4所示。圖3.4模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)讀取流程圖3.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.2.1 電源電路由于本系統(tǒng)使用的處理器為MSP430。所以本系統(tǒng)需要為其提供3V供電。本系統(tǒng)使用專(zhuān)用5V電源接口供電。在接口中使用電源管理芯片來(lái)將系統(tǒng)供電分別分成5V和3V供電。如圖3.5所示。圖3.5電源電路3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)MSP430單片機(jī)需要有單片機(jī)最小系統(tǒng)提供其運(yùn)行的根本要求。其中包括電源供電，防止程序崩潰的復(fù)位系統(tǒng)和提供其運(yùn)行時(shí)鐘的晶振電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.6所示。圖3.

24、6 單片機(jī)最小系統(tǒng)在系統(tǒng)需要重新開(kāi)場(chǎng)時(shí)和系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，單片機(jī)的復(fù)位功能提供了解決的方法。其連接方法是給其固定的低電平。當(dāng)需要復(fù)位時(shí)使用高電平進(jìn)展復(fù)位。復(fù)位電路在電子設(shè)計(jì)中經(jīng)常被使用。同時(shí)各種設(shè)備的復(fù)位方法也有很多。單片機(jī)的復(fù)位方法比方看門(mén)狗Watch Dog、軟件復(fù)位等等。晶體振蕩器經(jīng)常被使用來(lái)提供時(shí)鐘信號(hào)或者稱(chēng)之為晶振。門(mén)電路的正常工作的首要因素就是在系統(tǒng)中要具有晶振提供時(shí)鐘震蕩，單片機(jī)只有在擁有晶振信號(hào)的情況下才能正常工作。晶振的作用非常大，例如在程序中需要使用晶振來(lái)確定*個(gè)程序執(zhí)行的時(shí)間。在*些情況之下，可以知道*指令需要幾個(gè)周期來(lái)執(zhí)行，執(zhí)行一個(gè)程序或者一個(gè)函數(shù)具體所需要花費(fèi)的精準(zhǔn)時(shí)間

25、可以通過(guò)晶振參數(shù)可以知道。通常晶振也會(huì)被用在一些電腦器材當(dāng)中。晶振的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻器可以將頻率提高到很高的情況。然后供應(yīng)一些要求頻率高的器件使用。當(dāng)然，高頻率的時(shí)鐘也可以通過(guò)分頻器進(jìn)展降頻。并且同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可以降頻成多個(gè)時(shí)鐘源，供應(yīng)多個(gè)外接設(shè)備使用。3.2.3按鍵設(shè)置電路設(shè)計(jì)電路共使用了3個(gè)鍵位控制，在這套開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)中存在四個(gè)根本的按鍵：1S1鍵：開(kāi)關(guān)S1鍵是設(shè)置光照強(qiáng)度的界限值。按住增加；2S2鍵：開(kāi)關(guān)S2鍵是報(bào)置光照強(qiáng)度的界限值。按住減小;3S3鍵：開(kāi)關(guān)S3鍵是清楚當(dāng)前的計(jì)數(shù)值。按住兩秒起效；3個(gè)按鍵分別與單片機(jī)的P1。1-P1。3口相連。系統(tǒng)按鍵設(shè)置電路如圖3.7所示。圖 3.7按鍵

26、電路3.2.4顯示電路顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度。光照強(qiáng)度限制數(shù)值和計(jì)數(shù)。顯示電路如圖3.8所示。 圖 3.8顯示電路4 室燈光控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用的是C語(yǔ)言。在MSP430單片機(jī)中，編寫(xiě)相關(guān)的程序允許使用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。但是匯編語(yǔ)言有其獨(dú)有的特點(diǎn)，那就是不好讀懂不方便理解。所以本系統(tǒng)不使用匯編語(yǔ)言。C語(yǔ)言比擬匯編語(yǔ)言，其優(yōu)勢(shì)最明顯的是本系統(tǒng)可以進(jìn)展模塊化編程。各個(gè)不同的功能能夠完美的封裝成不同的函數(shù)。保證每個(gè)函數(shù)只完成一件事。通過(guò)多模塊的搭配使用最終完成設(shè)計(jì)。C語(yǔ)言和其他高級(jí)語(yǔ)言相比，其優(yōu)勢(shì)在于高級(jí)語(yǔ)言如果要運(yùn)行在電腦上，首先要安裝運(yùn)行環(huán)境，例如Java我們就需要安裝j

27、ava的 jdk。通常情況之下，C語(yǔ)言可以在任何系統(tǒng)中直接運(yùn)行。而且C語(yǔ)言同時(shí)也可以運(yùn)行在任何芯片上。在本設(shè)計(jì)中使用的MSP430單片機(jī)，無(wú)法在其上面運(yùn)行系統(tǒng)。所以無(wú)法搭建供Java等高級(jí)語(yǔ)言所運(yùn)行的環(huán)境。綜合考慮，本設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言完成軟件局部代碼的編寫(xiě)。4.2 室燈光控制系統(tǒng)主程序流程圖本系統(tǒng)的使用程序采用模塊化設(shè)計(jì)方法。將主要功能分成多個(gè)模塊，分別是對(duì)光線進(jìn)展采集的光線接收模塊，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理的單片機(jī)控制模塊，按鍵輸入模塊和顯示模塊。本程序運(yùn)行的根本流程是:單片機(jī)開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行后，第一步依據(jù)相關(guān)的程序進(jìn)展相初始化。如配置變量和構(gòu)造體的申請(qǐng)。當(dāng)初始化完畢時(shí)，當(dāng)我們需要設(shè)置光照強(qiáng)度的限制時(shí)。只需要按

28、住按鍵的第一個(gè)按鍵，數(shù)值就會(huì)增加。按住第二個(gè)，設(shè)置的光照強(qiáng)度限制就會(huì)減小。長(zhǎng)按第三個(gè)按鍵則顯示技術(shù)局部會(huì)被清零。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用長(zhǎng)按的方式進(jìn)展設(shè)計(jì)，所以本系統(tǒng)在開(kāi)場(chǎng)時(shí)初始化了定時(shí)器子程序。通過(guò)使用計(jì)時(shí)器子程序做到了防止硬件抖動(dòng)的情況。按照程序采用循環(huán)的方法讀取AD轉(zhuǎn)化模塊傳遞回來(lái)的數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)來(lái)自光敏電阻所傳遞過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)。當(dāng)接收到信號(hào)后，首先將其數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理傳輸?shù)斤@示模塊顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度。單片機(jī)繼續(xù)進(jìn)展判斷，如果其數(shù)值超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的亮度限度。則通知顯示模塊在其顯示計(jì)數(shù)局部加一。最后返回到初始化，并循環(huán)執(zhí)行這個(gè)過(guò)程。其大致流程流程圖如圖4.1所示。圖4.1 系統(tǒng)流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 硬件調(diào)

29、試在硬件調(diào)試期間，第一步可以想方法找到開(kāi)發(fā)板的電路圖，通過(guò)對(duì)電路圖和開(kāi)發(fā)板的分析比對(duì)，確定電路板是否有一定的損壞。同時(shí)，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)板將430的托盤(pán)安插在開(kāi)發(fā)板上，所以首先使用萬(wàn)用表對(duì)430上的各個(gè)引腳到開(kāi)發(fā)板上的連接點(diǎn)進(jìn)展了檢查。檢查每個(gè)點(diǎn)是否都正常導(dǎo)通。隨后使用酒精對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)展清洗。同時(shí)查看各元件有沒(méi)有松動(dòng)或者損壞。防止在軟件調(diào)試過(guò)程中運(yùn)行發(fā)生錯(cuò)誤有找不到軟件出問(wèn)題的原因的情況。隨后，找到電路板的案例程序，可以將程序分別下載到電路板進(jìn)展各模塊的檢測(cè)。分辨檢測(cè)led數(shù)碼管是否顯示正常，有無(wú)詭影出現(xiàn)。隨后對(duì)此系統(tǒng)的蜂鳴器模塊進(jìn)展檢查，通過(guò)下載對(duì)應(yīng)的pwm程序，觀察蜂鳴器是否能夠正常發(fā)出聲音。最

30、后，下載按鍵程序?qū)Π讣K進(jìn)展檢查。本開(kāi)發(fā)板使用16個(gè)按鍵。由4*4矩陣組成。每排每列4個(gè)。程序中按照從左到右從上到下的順序進(jìn)展排列。當(dāng)按下案件后。在led數(shù)碼管上會(huì)顯示當(dāng)前按下按鍵的編號(hào)是多少。反復(fù)檢測(cè)屢次，此電路板沒(méi)有任何問(wèn)題。接下來(lái)可以將本設(shè)計(jì)的程序下載到開(kāi)發(fā)板進(jìn)展調(diào)試。調(diào)試中遇到一些問(wèn)題，比方：本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)。按照思路。按鍵沒(méi)按下一次。光照強(qiáng)度限制增加一。每按下第二個(gè)按鍵時(shí)光照強(qiáng)度限制減小以。都是按下后數(shù)值一直在變化。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求時(shí)按下案件后只進(jìn)展一次變化。經(jīng)過(guò)思考和詢(xún)問(wèn)教師后得知。在研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行的判斷方法存在問(wèn)題。例如將案件按下后。p1。1將會(huì)被置1。而在程序循環(huán)檢測(cè)中。

31、只要此位位1。就在限度上增加一。因?yàn)槌绦蜻\(yùn)行的很快。當(dāng)我們按下后循環(huán)就已經(jīng)發(fā)生了很屢次。所以造成了數(shù)值上升很快。隨后經(jīng)過(guò)對(duì)程序的更改。P1。1的數(shù)值每變化一次只進(jìn)展一次增減。但是再進(jìn)展限制增減的過(guò)程中。按下按鍵之后數(shù)字會(huì)怎加10到20不等。且每次的數(shù)字不一樣。再次經(jīng)過(guò)詢(xún)問(wèn)教師得知。這是因?yàn)橛布秳?dòng)造成的。而解決硬件抖動(dòng)的方法有軟件防抖和硬件防抖。MSP430本身并不自帶硬件防抖功能。所以聽(tīng)從教師的意見(jiàn)。在程序中添加了軟件防抖模塊。在后來(lái)的調(diào)試中。因?yàn)樾枰獙⑾拗圃O(shè)置為一個(gè)比擬大的數(shù)目。在按下按鍵的過(guò)程中需要反復(fù)按下許屢次，顯然這種按鍵方式不適合使用在本系統(tǒng)中。第一按下幾百次按鍵很消耗時(shí)間。如果本

32、設(shè)計(jì)是一個(gè)對(duì)時(shí)間要求很強(qiáng)的系統(tǒng)。則一兩百次的按鍵可能導(dǎo)致措施捕捉數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)。其次。在使用過(guò)程中對(duì)這種按鍵按下一兩百次會(huì)傷到手指。經(jīng)過(guò)思考。決定將定時(shí)防抖功能調(diào)整使用在這個(gè)問(wèn)題上。既每當(dāng)按鍵按下一定時(shí)間以后。數(shù)字開(kāi)場(chǎng)連續(xù)增加或者減小。5.2 軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)在進(jìn)展軟件編碼時(shí)。主要使用的是模塊化設(shè)計(jì)。在程序中的模塊分別含有。從模數(shù)轉(zhuǎn)換通道取得光照數(shù)據(jù)的A/D配置和轉(zhuǎn)換模塊。和進(jìn)展數(shù)據(jù)顯示的LCD子程序。在LCD子程序中又含有更新當(dāng)前光照強(qiáng)度。更新設(shè)置光照限度函數(shù)和更新技術(shù)的函數(shù)。在按鍵程序中包含定時(shí)子程序。用來(lái)進(jìn)展軟件防抖操作。在本設(shè)計(jì)的編寫(xiě)軟件過(guò)程中碰到了一些問(wèn)題:本系統(tǒng)使用C語(yǔ)言進(jìn)展編程。在本系

33、統(tǒng)進(jìn)展代碼的編寫(xiě)時(shí)。從網(wǎng)上尋找LCD1602的相關(guān)資料和配置程序。但是將程序下載到系統(tǒng)中使用卻出現(xiàn)了一些問(wèn)題。經(jīng)過(guò)同學(xué)的指導(dǎo)。得知在程序的頭文件中修改相應(yīng)的引腳后就能夠成功地運(yùn)行了。在程序調(diào)試期間。有時(shí)在查看自己以前寫(xiě)的程序時(shí)。發(fā)現(xiàn)閱讀時(shí)不理解程序，只能重新編寫(xiě)相應(yīng)的程序了。經(jīng)過(guò)總結(jié)得知。在編寫(xiě)程序時(shí)。最好實(shí)現(xiàn)想好總體程序的框架。然后再編寫(xiě)過(guò)程中規(guī)自己的變量名和函數(shù)名。方便以后對(duì)自己的代碼進(jìn)展閱讀。同時(shí)也給別人的理解提供方便。經(jīng)過(guò)一次又一次的失敗體會(huì)的寫(xiě)程序時(shí)要警覺(jué)：程序應(yīng)該配合上適宜的注釋。在注釋中可以記錄例如程序框架。執(zhí)行流程等，這樣每一步的程序的目的一目了然也可以進(jìn)展程序問(wèn)題的定位，而且也易于移植；5.3 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)過(guò)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)展單獨(dú)運(yùn)行和對(duì)各模塊程序進(jìn)展整合。各模塊的功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。為了測(cè)試設(shè)計(jì)效果。對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)展了模擬測(cè)試。首先為系統(tǒng)連接上電源。然后按下系統(tǒng)的電源開(kāi)關(guān)。這是在Lcd1602上將會(huì)直接顯示當(dāng)前的光照強(qiáng)度和光照限度000