室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

摘要本課題主要研究的是針對室內(nèi)燈光的自動控制展開研究，提出了室內(nèi)燈光控制的具體原理以及它的具體設(shè)計思路，提出了基于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的詳細設(shè)計詳細內(nèi)容，在研究該課題的途中努力學(xué)習(xí)了智能室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備以及相應(yīng)的軟件。本研究以STC89C52單片機為主要操作核心，本研究采用了光敏三極管做為對外界自然光線的強度來進行詳細檢測，采用熱紅外人體傳感器檢測教室有沒人進出；再根據(jù)本控制系統(tǒng)對外界自然光信號與人體存在的紅外信號采取的智能判斷，以及對室內(nèi)需要合理打開燈的條件，以完成對室內(nèi)照明回路智能控制，從而以達到合理節(jié)約利用電能的目的。此外，采用了LCD液晶顯示器以用來顯示室人數(shù)。本研究主要采用的結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計，具有簡單，體積小等很多優(yōu)點，以用來滿足本研究達到室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的要求。［關(guān)鍵詞］:STC89C52；熱紅外人體傳感器；光敏三極管；自動控制；AbstractThedesignanalyzestheprincipleandrealizationmethodoftheclassroomlightautomaticcontrol,andputsforwardtheclassroomlightingdesignideaofautomaticcontrolsystem,andonthisbasistodeveloptheintelligentcontrolsystemhardwareandcorrespondingsoftwarethroughresearchingonautomaticcontrolmethodforclassroomlighting.Thisstudyadoptedthelightactivatedtriodeastooutsidenaturallightintensitytoadetailedinspection;Accordingtothecontrolsystem'sintelligentjudgmentoftheenvironmentallightsignalandthehumanexistencesignal,aswellastotheclassroomreasonableconditions,openingthelamptocompleteautomaticcontroloftheclassroomlightingcircuit,soastoachievethepurposeofsavingelectricity,tomeettherequirementsofthisstudytotheindoorlightingcontrolsystem.Keywords:STC89C52;pyroelectricinfraredsensor;automaticcontrol;lightactivatedtriodeTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章緒論 4\o"CurrentDocument"1.1課題鉆研的背景及意義 4\o"CurrentDocument"1.2課題研究的內(nèi)容 5\o"CurrentDocument"第2章系統(tǒng)總體分析 7\o"CurrentDocument"2.1系統(tǒng)整體分析 7\o"CurrentDocument"2.2設(shè)計中遇到的問題 7\o"CurrentDocument"第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計 9\o"CurrentDocument"3.1系統(tǒng)硬件核心 9\o"CurrentDocument"3.2系統(tǒng)主要電路 103.2.1系統(tǒng)主控電路 10\o"CurrentDocument"3.2.2自然光采集電路 11\o"CurrentDocument"3.2.3熱紅外人體傳感器電路 12\o"CurrentDocument"3.2.4系統(tǒng)時鐘電路 133.2.6燈控模擬電路 15\o"CurrentDocument"3.2.7LCD1顯示電路 15\o"CurrentDocument"第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計 16\o"CurrentDocument"4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 16\o"CurrentDocument"4.2系統(tǒng)子程序設(shè)計 174.2.1紅外人體傳感器模塊 17\o"CurrentDocument"4.2.2自然光采集模塊 18\o"CurrentDocument"4.2.3時鐘模塊 19\o"CurrentDocument"4.2.4LCD顯示模塊 20\o"CurrentDocument"第5章系統(tǒng)調(diào)試與仿真 21\o"CurrentDocument"5.1仿真軟件 21\o"CurrentDocument"5.2仿真注意事項與方法 23\o"CurrentDocument"5.3仿真結(jié)果 23\o"CurrentDocument"總結(jié) 27\o"CurrentDocument"參考文獻 29\o"CurrentDocument"附錄 30\o"CurrentDocument"附錄一系統(tǒng)硬件仿真電路及原理圖如下 30\o"CurrentDocument"附錄二源程序如下 31\o"CurrentDocument"致謝 38第1章緒論1.1課題鉆研的背景及意義在如今的現(xiàn)實生活中，環(huán)境保護和能源的枯竭問題一直困擾著人們。在過去的19世紀(jì)乃至追尋到很久之前的時間里，人類為了生存而對大自然做出了掠奪式的搶奪資源，造成了現(xiàn)在世界中能源短缺，上世紀(jì)一流的污染問題還沒有解決。而我國作為一個在發(fā)展中國家的代表人物，經(jīng)濟發(fā)展與能源枯竭而引發(fā)的矛盾日益增生，而本系統(tǒng)是為了室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)，作為一個能夠根據(jù)外界光線的強度來控制室內(nèi)燈光的亮度或者亮燈個數(shù)的多少，能夠?qū)崿F(xiàn)人來燈亮人走燈滅，完成自動調(diào)節(jié)燈光的作用，已完成節(jié)能的目的。在各個高校中，教室是一個很普遍的學(xué)生喜與教師教學(xué)的場所，隨著各個高校的擴建以及高校的普遍，在高校中，經(jīng)常會發(fā)生教室內(nèi)一個人都沒有，但是教室內(nèi)的燈還亮著，或者教室內(nèi)確實有人，但是燈光的強度太強學(xué)生們在學(xué)習(xí)的過程中國也感覺到很不舒服，學(xué)習(xí)效率下降，沒有人的情況下，照明系統(tǒng)還處于工作狀態(tài)，這種情況就會造成能源的大量流失以及浪費。因此，節(jié)能就會顯得尤為重要，這樣才能提高教室內(nèi)照明系統(tǒng)的效率。高校在節(jié)能的情況下才會有更多的資源去為學(xué)生們謀取更多的福利，才能讓學(xué)生們專心致志的努力學(xué)習(xí)，為了自身的強大而努力。目前，對于智能燈光控制，國內(nèi)外已經(jīng)在各個地方開始實現(xiàn)這個功能，但是有關(guān)于室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)類型的智能控制系統(tǒng)卻很少，隨著咼校的越來越多，規(guī)模也越來越大，學(xué)生也越來越多，所需要的教室也越來越多，教室內(nèi)的燈光浪費現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，電能也浪費的越來越多，但是，隨著現(xiàn)代化與智能化的程度的越來越高，智能家居的普及也越來越高，隨著計算機技術(shù)的普及，燈光的控制也越來越多資多彩，也在朝著智能化和自動化的方向發(fā)展，為室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的出現(xiàn)創(chuàng)造了便捷的條件，隨著能源的日益減少，開發(fā)出一款智能化的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫，是實現(xiàn)現(xiàn)代化智能化的重要的一環(huán)，是具有跨時代的重要意義。由于我國多年來經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，能源危機日益劇烈，雖然我國作為一個大國，但是又是人口基數(shù)過多，所以人均能源亮很少，平均產(chǎn)值的資源的消耗遠遠高于發(fā)達國家，能源問題對我國的發(fā)展至關(guān)重要，由于儲量人均不足，能源已變成制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要問題。從2005年到現(xiàn)在的2015年，新增的照明用電遠遠超過預(yù)期，而對于各個高校來說，教室的用電量占了很大的一筆重要輸出，其照明系統(tǒng)約占到各個高?？傆秒娏康?0%左右，由此可見，在保證各個高校內(nèi)教室燈光的照明質(zhì)量的前提下，對教室內(nèi)燈光進行智能控制迫在眉睫，其所能實現(xiàn)的經(jīng)濟效益和應(yīng)有的節(jié)能效果都是相當(dāng)?shù)目捎^的，所以努力地開發(fā)室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)已經(jīng)不容懈怠了。在我國的城市規(guī)劃中，早已經(jīng)將智能化燈光和綠色燈光當(dāng)做重點來規(guī)劃，本規(guī)劃的主要選擇方向是為了消除環(huán)境污染與廢舊材料能源的回收等問題，著重強調(diào)了綠色燈光的問題，以及節(jié)能減排等維護環(huán)境的智能化設(shè)計，且室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)走在前列，說明我國已經(jīng)將減少照明消耗綠色照明已經(jīng)當(dāng)做頭等大事。舍內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)在逐步的發(fā)展。目前我國用在純照明系統(tǒng)上的電量約占到全世界總量的13%左右，而要使我國采用高效的節(jié)能減排的綠色照明系統(tǒng)將比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)節(jié)約60%-80%的電量，如今，首都北京正在努力推廣效率照明系統(tǒng)的工程，推出了很多應(yīng)用于照明系統(tǒng)的節(jié)能減排的大部分節(jié)能電器已經(jīng)投入使用。而在我國的各個高校中節(jié)能的意識也正在努力地潛移默化的影響著學(xué)子，但是由于普賓得學(xué)生在高效節(jié)能這一方面的意識還是不夠強烈，照明系統(tǒng)浪費的現(xiàn)象還是十分的嚴(yán)重，比如在光線足夠強的教室內(nèi)依然堅挺這的室內(nèi)燈光，上完課了學(xué)生們都走了，還在努力工作著的卑微的燈泡。且各個高校節(jié)能減排的詳細規(guī)劃依然沒有提上文件，室內(nèi)的燈光依然有著教工手動控制，且因為教室數(shù)量巨大，教工也會走神，這樣就造成了大批量的照明系統(tǒng)的點亮的浪費。1.2課題研究的內(nèi)容本設(shè)計主要要求的主要內(nèi)容包括控制模塊和顯示模塊以及收集模塊，本設(shè)計使用了光敏三極管作為本設(shè)計與外界的聯(lián)系探頭，以對外界自然光顯得強弱來進行數(shù)據(jù)收集，然后將在外界收集到的光強的光信號本設(shè)計要求包括收集數(shù)據(jù)模塊、顯示模塊、控制模塊。本設(shè)計采用光敏三極管做為探頭，以對自然光線的強弱進行收集。將收集到的自然光強度輸送給控制核心STC89C52單片機來進行處理；用熱紅外人體傳感器檢測室內(nèi)有沒有人進出，通過程序的的設(shè)定，在LCD1顯示器上顯示室內(nèi)的人數(shù)，再根據(jù)室內(nèi)人數(shù)來決定需要燈的數(shù)量。本設(shè)計的主要技術(shù)有以下：在正常自然環(huán)境下打開數(shù)據(jù)收集儀器，假如外界自然光線比較強，無論有無人進入室內(nèi)，都不會打開燈；要是外界自然光線較弱，那就根據(jù)進入室內(nèi)的人數(shù)來選擇需要打開燈的數(shù)量。在自動控制的時候在正常的工作狀態(tài)下，在室內(nèi)的前后門各需放置一個熱紅外人體傳感器模塊，以檢測有沒人進出室內(nèi)。需要能夠控制顯示器LCD1的顯示人數(shù)。在手動控制能夠通過按鍵開光控制室內(nèi)進出的人數(shù)。室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)一樣平常需要安置在室內(nèi)沒有被電燈直接照耀的位置而且熱紅外人體傳感器安置時需要一人體與熱感應(yīng)電源標(biāo)的目的感應(yīng)器相互垂直如許才可以使人難以解決的存在的燈光信號收集才會加倍活絡(luò)而且靠得住，另外還要盡量避免因外界熱風(fēng)直接吹向傳感器而產(chǎn)生的干擾。第2章系統(tǒng)總體分析2.1系統(tǒng)整體分析本設(shè)計所研究的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計，以外界自然光線強度與教室人數(shù)作為基本輸入?yún)?shù)，同時結(jié)合對STC89C52所設(shè)計單片機的硬件進行控制，以用來實現(xiàn)室內(nèi)燈光的自由控制。但是當(dāng)外界的自然光光強度較強，外界環(huán)境光線很好的時候，無論室內(nèi)有無人，有多少人，教室內(nèi)的燈光都不會亮，不然就會造成資源的浪費，而當(dāng)外界自然光線的強度較弱的時候，才會根據(jù)進入教室內(nèi)部的人數(shù)來確認(rèn)到底需要打開多少燈光，需要打開哪部分的燈光。本設(shè)計利用開關(guān)K4模擬光敏三極管采集到的自然光強度對控制系統(tǒng)進行控制，當(dāng)K4按下表示外界光很強，燈都不亮，相反就根據(jù)室內(nèi)人數(shù)來開燈；使用按鍵開關(guān)K1與K2來模擬熱紅外人體傳感器所檢測到的室內(nèi)人數(shù)，即K1按鍵表示有人進入，K2按鍵表示有人出去，通過控制K1和K2以及對單片機上的軟件代碼來實現(xiàn)進出室內(nèi)的人數(shù)，并在液晶顯示器LCD1上顯示室內(nèi)已有人數(shù)，通過之前對單片機的代碼設(shè)定來決定開燈的數(shù)量，當(dāng)室內(nèi)沒有時所有燈全滅。本計劃的室燈光控制系統(tǒng)首要分為硬件與軟件兩部分。硬件設(shè)計是本系統(tǒng)的的條件，是本計劃履行的根本，并且為軟件部分提供了代碼與法式運行的根本骨架。軟件設(shè)計以對硬件部分為基礎(chǔ)，加以采集、編程、模擬，以實現(xiàn)設(shè)計之前所希望系統(tǒng)能達到預(yù)期。經(jīng)由過程對硬件和軟件共同，而且對外界大概呈現(xiàn)的滋擾舉行消倪或替代，以實現(xiàn)本設(shè)計的終極目的為方針。此外，為了預(yù)防室內(nèi)學(xué)生因?qū)W習(xí)時間較長而休息時間不足的問題，本設(shè)計附加設(shè)計了時鐘電路以及超時報警電路，在液晶顯示器LCD1上會顯示當(dāng)前的當(dāng)?shù)貢r間，當(dāng)時間為22點整時本設(shè)計會報警，提醒已經(jīng)很晚了，要注意休息，報警系統(tǒng)在20S之后自動關(guān)閉。2.2設(shè)計中遇到的問題在本研究中所遇到的問題如下：怎么將自然光線的光信號轉(zhuǎn)換為電信號的收集題目;液晶顯示器LCD1上的表現(xiàn)人數(shù)的表現(xiàn)問題；怎么用熱紅外人體傳感器來轉(zhuǎn)換外單片機可用參數(shù);(4)怎么用按鍵取代感應(yīng)器或者取代光敏電阻。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件核心在本設(shè)計中，設(shè)計的主要控制模塊的重要核心是以STC89C52單片機為主控核心然后再由按鈕代替的光敏三極管組成的外界自然光光強采集電路與熱紅外人體傳感器所組成的室內(nèi)人數(shù)的采集電路作為主要的信息收集模塊，再由液晶顯示器 所構(gòu)成的顯示區(qū)域。本設(shè)計主要分為四大控制核心，主要的內(nèi)容有：燈控制區(qū)、顯示區(qū)、存儲區(qū)、以及最重要的芯片等。熱紅外模塊存儲器模塊超時模塊本課題的主要研究硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示。熱紅外模塊存儲器模塊超時模塊STC89C51單片機模塊顯示模塊圖1硬件圖

3.2系統(tǒng)主要電路3.2.1系統(tǒng)王控電路在本設(shè)計中STC89C52型單片機作為設(shè)計的主控單元，如下圖3.1為最小單元模塊。MCU最小單元8T12「14 ￡'帖Ei>XTAL1XTAL2RSTPSENALEEAPO.O/AEOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5MCU最小單元8T12「14 ￡'帖Ei>XTAL1XTAL2RSTPSENALEEAPO.O/AEOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0Z^8P2.1彈9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15羽 口川 M亞 血 ￡笳 口刖 E3ZP1P1P13ZP1P1P1.0.1.4.5P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.37INTTP3.4/TOP3.5/T1P3.6M/RP3.7/RD22F2123F22二26P25.27P26*2FIP27^10P30亠_LL12P32厶_1^_IA1F.P35羽 叫l(wèi)Ei E衛(wèi) 卩M ￡131—lH

_LZAT89C51圖3.1單片機最小系統(tǒng)模塊STC公司出品的STC89C52是一種高能低耗的CMOS8位的微型控制器，在其內(nèi)部有著系統(tǒng)在道可編程的Flash存儲器，存儲器是為8K字節(jié)的，該芯片使用的是MCS-51內(nèi)核經(jīng)典內(nèi)核，相比老式的傳統(tǒng)單片機51類型的做出了很大的改進,加入了很多51單片的所沒有的很多功能。單片機詳細分配情況如下表1所示。表1接口分配

單片機［「0口引腳外圍電路引錐P說明P0.0-P0.7D0-D7LCD數(shù)據(jù)口P1.0JIN進入教室內(nèi)人數(shù)按鈕P1.1CHU走出教室人數(shù)按鈕P1.2D1LED指不燈PL3D2LED指不燈P2.0RSLCD數(shù)據(jù)/命令選擇端P2.1RWLCD讀寫選擇端P2.2ELCD讀寫信號P2.5RST時鐘芯片復(fù)位端P2.6I/O時鐘芯片數(shù)據(jù)端P2.7SCLK時鐘芯片時鐘線P3.2光敏三極管輸入端P3.5超時報警信號輸入端|322自然光采集電路自然光的采集作為本設(shè)計的主要參數(shù)之一，其主要的思想就是要將在外界采集到的自然光信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙粏纹瑱C識別的電信號。光敏電阻是一種能夠?qū)崿F(xiàn)將光信號變?yōu)殡娦盘柕碾娮?，而且光敏三極管對光信號的靈敏度要遠遠高于光敏二極管，因此，采用光敏三極管采集自然光比較好。光敏三極管采用半導(dǎo)體的工藝制作成的半導(dǎo)體管。當(dāng)有較強的光照射在基區(qū)時，產(chǎn)生的I增大，成為光電流，而光電流的大小隨著外界光照強度的增強而增強，于是在相對應(yīng)的負(fù)載電阻上就會采集到隨著外界光照強度變化而隨之變化的電信號。由于本系統(tǒng)是在proteus7.4a中仿真，在仿真的時候用按鍵開關(guān)K4來控制顯示中的外界自然光的強度，或者說來控制是白天還是晚上。當(dāng)外界光強時，相當(dāng)于K4閉合時；當(dāng)外界光弱時，開關(guān)K4打開。

P32nK4R3..■10k-<TE>9L<TEXT>'P32nK4R3..■10k-<TE>9L<TEXT>'Q3RV12N34162N3416<TEXT>：T><TEXT>圖3.3環(huán)境光采集模擬電路323熱紅外人體傳感器電路熱紅外人體感應(yīng)器是一種即使人體在靜止的狀態(tài)下依然會被它探測出來的一種紅外探測感應(yīng)器，主要的組成單位主要有感光電子元件與透鏡之類的，應(yīng)為無論不管室內(nèi)存在的是人體在移動還是在或者不動的情況下，都會在感光元件之間產(chǎn)生一定量的極化壓差，感光電路會發(fā)出有人走過來的識別信號的東西，以達到可以探測人體的目的。此熱紅外人體感應(yīng)器可應(yīng)到感應(yīng)人體的控制范圍之內(nèi)，實現(xiàn)紅外控制與防盜于一體化。使用熱紅外人體感應(yīng)器時，一定要注意要盡量避免強烈燈光的直面照射，也不能直接對著暖氣片或者其他的發(fā)熱源以免破壞熱紅外感應(yīng)器的參數(shù)以及其他的內(nèi)容，避免因外界環(huán)境溫度的強烈的變化而造成的參數(shù)誤報或者一些不必要的數(shù)據(jù)或者參數(shù)的錯誤，而且傳感器的表面也不要用手摸，因為手有溫度，是熱源,會影響數(shù)據(jù)的參數(shù)，還要避免塵土之類的靈敏度，還要特別注意熱紅外傳感器所對的方向，要避免人來人往的外部地方。本計劃考慮到嘗試前提，只是在仿真軟件中的仿真，是用按鍵開關(guān)來控制進出教室內(nèi)的人數(shù)。其模塊電路如圖3.4所示。 K1 <TE.TK2<TE-T圖3.4按鍵電路3.2.4系統(tǒng)時鐘電路因考慮到具體的實際需要，本系統(tǒng)還增加了對時間上的控制，以能合理的控制或安排學(xué)生在室內(nèi)的的作息時間，預(yù)防學(xué)生因?qū)W習(xí)忘記了回宿舍的時間，當(dāng)時間超過了晚上22點時，繳入教室還有人就應(yīng)提醒學(xué)生或者老師要注意休息，為此，本系統(tǒng)設(shè)計了時鐘電路用來顯示時間并報警提示到了休息時間了。本系統(tǒng)采用的時鐘控制芯片為DS1302。VCC2VCC2￡CLKI/ORST圖3.5DS1302的詳細引腳圖表2DS1302的引腳功能編號號引腳名引腳功能SVCC1主電源2.3XkX2振蕩源，用于外接32.768KHZ4GND地線5JiST復(fù)位/片選線61；0串行數(shù)據(jù)輸入瀚岀端7SCLK串行數(shù)據(jù)輸入端1VCC2后■備電源對I/O口而言，再節(jié)制輸入下一個時鐘的上升指令的時辰，將上升的數(shù)據(jù)輸入到DS1302中，輸入的數(shù)據(jù)將會被輸入到低位，將會從初始的位置起頭。同理,在緊隨其后的8位的控制指令的字節(jié)的下一個脈沖指令的下降數(shù)據(jù)就會讀出DS1302中的剛才所輸入的數(shù)據(jù)，但是的輸出的數(shù)據(jù)依然將會從低位依次到高位依次輸出。圖3.6系統(tǒng)時鐘電路

326燈控模擬電路本系統(tǒng)因不是實際的操作，因此，采用兩個紅色LED指示燈D2和D3模擬。當(dāng)外界環(huán)境自然光的強度很大時，D2和D3均不亮；當(dāng)外界自然光光強弱時，人數(shù)在10個或以下時只有D2燈亮，要是在教室內(nèi)不得人數(shù)超過了10個人D2、D3全亮。在燈控區(qū)的模擬電路如下圖3.11所示。D2LED-REDsTEXT>.D3 LED-RED D2LED-REDsTEXT>.D3 LED-RED ?TEXT>.圖3.11燈控區(qū)模擬電路3.2.7LCD1顯示電路本系統(tǒng)采用液晶顯示器LCD顯示所需要數(shù)據(jù)，其電路圖模塊如圖3.12所示。LCD!LM016L'<TEXT>寸O3■8LCD!LM016L'<TEXT>寸O3■8圖3.12顯示電路模塊電路圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計本計劃中的軟件設(shè)計的主要內(nèi)容主要有四部分組成：環(huán)境光采集模塊、LCD1液晶顯示器模塊、外界環(huán)境光光強的采集模塊與時鐘控制電路模塊這四部分組成。在這四部分中外界環(huán)境光的采集與外界模塊是通過按鈕來在仿真圖上面實現(xiàn)模擬的。主要的內(nèi)容有以下：液晶顯示屏LCD1上面會顯示系統(tǒng)時間TIM與室內(nèi)人數(shù)NUM,而室內(nèi)燈光的控制就會根據(jù)外界自然光強度的光強大小與進入室內(nèi)的人數(shù)來控制燈光的自由關(guān)閉。但外界的自然光強度較強時，所有的燈都不會亮，以免造成電量的浪費，但外界的自然光強度光強較弱時，并且進入室內(nèi)的人數(shù)沒有超過10人或者只有10人時，教室會亮一半燈，當(dāng)外界自然光強度光強較弱并且進入室內(nèi)的人數(shù)大于10人時，教室內(nèi)的所有燈全部會打開。本計劃中的主程序的流程圖如下圖4.1所示。有關(guān)系統(tǒng)軟件的C語言程序見附錄。

f幵始J圖4.1主程序的流程圖4.2系統(tǒng)子程序設(shè)計421紅外人體傳感器模塊在本系統(tǒng)中，本系統(tǒng)會利用按鈕開關(guān)K1、K2來模擬紅外人體傳感器以用來采集室內(nèi)人數(shù)，當(dāng)外界自然光的光強度較弱的時候，而且在當(dāng)室內(nèi)的人數(shù)在十人以下或著只有十人時系統(tǒng)只會亮一個燈，而當(dāng)室內(nèi)的人數(shù)在十人以上時系統(tǒng)中的兩燈全亮。它的主要的程序的流程圖如下圖4.2所示。

初始化V全不貝全亮—半亮圖4.2紅外傳感器檢測模塊流程圖422自然光采集模塊本計劃利用按鈕開關(guān)K4模擬光敏三極管，當(dāng)K4按下，外界自然光的強度較強，表示外界環(huán)境光較強，所有燈都不會亮；當(dāng)K4松開，表示外界環(huán)境光較弱，此時燈按需求亮。外界自然光模塊的流程圖如圖4.3所示。(開始J初始化4弱！ , ]貝燈 不貝圖4.3自然光采集模塊流程圖423時鐘模塊在本系統(tǒng)中，本計劃采用的是DS1302芯片以用來控制時鐘電路模塊，其主要的內(nèi)容是按照編寫程序的要求來顯示時分秒。但是一定要注意在讀取DS1302時，讀取出的數(shù)據(jù)同樣要為BCD碼，因此，在進行給DS1320芯片中進行書寫操作時，寫入芯片的數(shù)據(jù)也必須要為BCD碼，因此，在數(shù)據(jù)的寫入和讀出的時候一定要進行非常必要的數(shù)據(jù)之間的和進制之間的必要轉(zhuǎn)換，以方便系統(tǒng)能夠在與其他的外部數(shù)據(jù)進行相連接的時候相對應(yīng)，在本系統(tǒng)中液晶顯示器LCD1的顯示是十進制的數(shù)字，所以一定要獎懲學(xué)設(shè)計時的十六進制或者二進制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制。時鐘模塊程序的流程圖如下圖4.4所示。

開始圖4.4時鐘模塊流程圖4.2.4LCD顯示模塊本計劃首要實現(xiàn)的功效是按要求顯示進入教室內(nèi)的人數(shù)。時間TIM首要經(jīng)由過程時鐘芯片DS1302來控制，本計劃主要顯示時分秒；人數(shù)NUM首要經(jīng)由過程模擬傳感器的按鈕K1K2來實現(xiàn)加減人數(shù)。LCD1表現(xiàn)模塊法式的流程圖如下圖4.5所示。系統(tǒng)初始化顯示人數(shù)圖4.5LCD顯示模塊流程圖第5章系統(tǒng)調(diào)試與仿真5.1仿真軟件本設(shè)計仿真主要用到有以下兩個軟件：Proteus軟件以及KeiluVision4軟件。Proteus軟件為EDA工具軟件，他是目前市面上最好的能夠仿真單片機模擬圖以及所有外圍器材的一款好用的工具。雖然EDA工具目前在國內(nèi)市場的推廣剛剛起步，但因為簡單易操作的原因已受到了單片機的愛好者和從事單片機的各位教師以及奮斗在第一線的制作單片機開發(fā)和應(yīng)用的使用者的高度重視。Proteus軟件作為世界上都著名的仿真軟件，它作目前世界上的唯一的比較全面的虛擬設(shè)計平臺包括仿真軟件、設(shè)計軟件和電路仿真軟件三種，他的處理器支持的模型有很多比如ARM\MSP4300等等很多很多，在2010年不僅增加了DSP和Cortex等系列的處理器，而且持續(xù)的增加了其他的處理器類型。并且在編譯方面，Proteus軟件支持IAR、MPLAB和Keil等很多種編譯器，而且具有很多其他的EDA工具所沒有的功能，如下：SPICE電路的仿真原理布圖PCB自動與人工布線并且Proteus軟件具有很多跨時代的特點，比如可以相互互動的仿真圖，而且使用者甚至可以同時采用比如ROM，鍵盤，燈，RAM,以及部分內(nèi)圍器件，以及部分的IIC器件，這些相比其他的EDA工具來說，犀利太多了。也可以做仿真處理器和其相應(yīng)的外圍電路，還可以很快直接的畫出原理圖和模擬圖。再配合清晰的顯示和輸出，就能明確的看到模擬圖運行后的輸入輸出的具體效果。Proteus軟件中有上千中軟件供人們選擇使用，這些電子元件能更好的幫助那些工程師們管理自己所做的那些電子圖與自己最喜歡的設(shè)計，在它里面一共會有40多個完整的元件集合。該軟件不但可以做仿真圖所需要的儀表資源和很多外圍所需要的外圍設(shè)備比如示波器之類的。在理論上Proteus軟件可以將同一種電子元件在不同的電路圖或者模擬圖中的重復(fù)類型的任意調(diào)用除了現(xiàn)實生活中的實際存在中的儀器之外，Proteus軟件還提供一個圖形化顯示的功能，可以將在模擬圖中的電信號完美的轉(zhuǎn)化的能在模擬圖中使用的圖形化元件，其主要的具體作用與示波器比較類似，但是相比來說比示波器多出了很多實用性的功能。而且這些由電信號轉(zhuǎn)化出來圖形化電子元件都具有使用者所需要的理想化的參數(shù)，比如摸個電阻具有極高的電阻，或者摸個電阻具有很低的電阻無限接近于零的元件，這些理想化的電子元件極大地減少了Proteus軟件在模擬的過程中的對實際結(jié)果的影響。窗口化管理系統(tǒng)是ARM公司在2009年2月份的發(fā)布會上發(fā)布的Keil4系統(tǒng),使得使用者可以從多個角度利用監(jiān)視器，并且可以控制電腦屏幕上失業(yè)所能看到的所有的位置可以及時的到達任何地方?？梢越o一個新的使用者用戶一個簡潔高效的清新頁面，可以讓用戶能夠在使用本款軟件的時候可以更好的利用本軟件的新功能與能夠合理的安排好每一個屏幕空間，還可以有效地控制想要控制的任意一個窗口，給使用者提供一個更加安全有效的的開發(fā)程序環(huán)境。本軟件不但兼容以前的老版本而且兼容最新的RAM芯片且添加了很多對用戶使用的一些小習(xí)慣很有用的一些小功能。而在2011年ARM公司最新發(fā)布的軟件中繼承了原有的優(yōu)點以及兼容性形成了最新的Keil，在最新發(fā)布的軟件中可以完美使得其內(nèi)在的編譯器和調(diào)試工具完美的匹配RAM器件，目前已經(jīng)投入使用的Keil類型的產(chǎn)品有KeilC51KeilC166等等很多類型。最新的Keil的特征以及功能旨在能偶提高使用者的開發(fā)速度以及效率，能夠更快的完成任務(wù)，而且還能保證正確性。在最新的軟件中RAM公司使用了很多有效地管理小技巧，比如引入了更加能讓使用者舒適的窗口化管理系統(tǒng)，能夠?qū)⑷我庖粋€窗口拖到任何一個想要到達的地方并且包括多窗口顯示。而且Keil4在Keil3的基礎(chǔ)上，還增加了很多平民化的功能，能讓更多的人接受這款軟件。在國內(nèi)是由米爾科技提供ARM公司的Keil4軟件。作為ARM在國內(nèi)的合作伙伴，當(dāng)然也是國內(nèi)外有名的單片機塑控板和嵌入式的領(lǐng)頭羊。C51軟件不但提供了能讓使用者滿意的大量庫函數(shù)而且有許許多多功能更加強大的開發(fā)單片機和嵌入式的開發(fā)和調(diào)試工具，以及全新的W7界面，使得用戶能夠在很短的時間內(nèi)就能夠熟練地使用全新的C51軟件來做自己想要開發(fā)的單片機程序，此外新的軟件將會很容易的編寫自己的代碼，書寫效率很高，在開發(fā)大型的單片機系統(tǒng)或者大型的智能系統(tǒng)時跟家能夠體現(xiàn)出屬于新軟件的遙遙領(lǐng)先的優(yōu)勢。5.2仿真注意事項與方法當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計按要求完成后，還需要檢驗本設(shè)計的正確性和所存在問題，就需要對本設(shè)計進行仿真和調(diào)試。由于本設(shè)計是模擬系統(tǒng)，所以，只需要在Proteus軟件中進行仿真。先在最新的軟件中畫出已經(jīng)設(shè)計好的電路圖，然后檢查電路圖個電路連接是否合情合理，再在Keil軟件中編寫為了實現(xiàn)系統(tǒng)各個功能的C語言程序，并創(chuàng)建“*.hex”文件，然后將其下載至STC89C52單片機中，再運行本系統(tǒng)電路圖，仔細查看是否達到了當(dāng)初設(shè)計本系統(tǒng)的根本目的。以實現(xiàn)設(shè)計的要求。當(dāng)設(shè)計的首次模擬沒有達到預(yù)期效果時，不要著急，要仔細耐心的檢查可能出現(xiàn)問題的各個地方，查找故障源，反復(fù)認(rèn)真修改軟硬件，待找出所有問題并且全部解決之后才能保證整個系統(tǒng)的正常運行。5.3仿真結(jié)果本設(shè)計主要實現(xiàn)時分秒的顯示、室內(nèi)人數(shù)統(tǒng)計和顯示、超時報警和結(jié)合人數(shù)與環(huán)境光強來亮燈的目標(biāo)。按下K4的時候，而且外界的自然光光強較弱的時候，不管室內(nèi)有多少人，燈永遠都不會亮，在軟件中的仿真結(jié)果如下圖5.1所示。

lTi口LCD1-D.tllbL'七「EE■RnM?日呂目日占出呂白□.ELELU.D-D-D-D-D-D-EL-LI2s:TE：<y.61..■■gr■■..=TE￥7P；VCC1VCCZX1■RET8CLKlTi口LCD1-D.tllbL'七「EE■RnM?日呂目日占出呂白□.ELELU.D-D-D-D-D-D-EL-LI2s:TE：<y.61..■■gr■■..=TE￥7P；VCC1VCCZX1■RET8CLKDS1JJZ4+.????□X2■■■ CRYSTAL ■ I.>TE：ns.■M I:曲s.；PZ7~7TH~ra~s-4k=T^:T-K2■:TE：：7E-r:D21k:=TE：LEP-P.ED=TE:=T-.R3-■■.10：...i-TE<.I-z.^K3+1h'-■=TE：<7R：'LED-F.ED-T辭:D3?-圖5.1環(huán)境光強時在K4還沒有按下的時候，而且外界的自然光的光強很弱的時候時，這個時候當(dāng)在室內(nèi)人數(shù)有少于10人或者10人的時候時則燈只亮一半,，即只有圖中D3燈亮，在Proteus中燈光的仿真結(jié)果如下圖5.2所示。

圖5.2環(huán)境光弱且人數(shù)在10人以下時在K4還沒有按下的時候，而且外界的自然光的光強很弱的時候時，這個時候當(dāng)在室內(nèi)人數(shù)有超過10人以上的時候時則燈全會亮，在仿真圖中的D1亮，且D2燈也會亮，在仿真軟件中模擬的仿真結(jié)果如下圖5.3所示。LUUI LJ.EIIhL ETfeE ID口■R?日□_石□_0□_占□_El□_□_ID口■R?日□_石□_0□_占□_El□_□_b□-圖圖5.3環(huán)境光弱且人數(shù)在10人以上時圖5.4系統(tǒng)達到22點時總結(jié)經(jīng)過了兩個多月的艱苦奮斗，我終于將我的畢業(yè)設(shè)計完成了，在做畢業(yè)設(shè)計的時候，我發(fā)現(xiàn)了自己很多方面的很多的不足。從開始選題的時候，也許是因為自大，選擇了有關(guān)硬件的這個課題，那是的我認(rèn)為這個課題不是很難弄，但是等到自己開始動手做的時候，出現(xiàn)了太多的問題，許許多多的問題我讀不知道是怎么產(chǎn)生的，但是還與我要做的課題息息相關(guān)，例如沒有將外界自然光的因素考慮在內(nèi)，導(dǎo)致做了一遍又一遍還是沒有完成自己所要做的課程設(shè)計，并且由于我自己的專業(yè)知識的不足，沒有將自己的對專業(yè)知識了解的不夠全面，提留在最初的階段，我很氣餒，感覺自己完不成這個課程實際的時候，我遇到了了我的好老師,很感謝我的老師，王琪老師，有了王琪老師的耐心的指導(dǎo)和耐心的解答，我終于對這個課題有了了解，不再是那么無從下手，慢慢的我對自己的課題有了更深入了的了解，這是我才開始做我自己的課程設(shè)計，使得我對課題進行了很久的研究和了解，同時查閱了有關(guān)于單片機知識的其他書籍，鞏固了自己的理論知識，加深了對理論和實踐相結(jié)合的概念的理解。同時也對自己設(shè)計中的旁支電路，如：時鐘電路，復(fù)位電路，矩陣式鍵盤電路，LED數(shù)碼管電路進行了進一步的了解。在Protues軟件中畫電路圖的時候，因為對一些需要的電子器件的名稱和型號不熟悉，所以查閱了很多相關(guān)文獻，并且通過網(wǎng)絡(luò)進行查詢，在原來積累的知識下，加上宿舍同學(xué)的幫助，完成了整體電路圖的設(shè)計。在電路圖逐漸完成的過程中，我深刻的認(rèn)識到學(xué)無止境，自己的知識還需要不停的去積累。在軟件方面,我選擇用C語言作為編譯代碼進行程序的編譯，因為C語言擁有匯編語言不具有的優(yōu)勢，那就是非常的接近人類使用的自然語言，在修改和編寫的時候都可以提高自己的效率，而且我自己也比較喜歡C語言。但是在編寫的時候還是出現(xiàn)了些小問題，比如在編寫一段程序，使程序能夠判斷鍵盤是否被按下時，需要一兩個小時進行不停的修改和編寫，但是在同學(xué)的幫助下，最后都很好的把問題解決了。隨著有一年畢業(yè)的到來，我也即將完成我的課程設(shè)計，希望我能完美的結(jié)束我自己的課程設(shè)計，我的大學(xué)生涯這就將是終點，但是我真正的人生才剛剛開始，在我的設(shè)計做完的過程中有了很多學(xué)生的幫助，我很感謝他們，他們很好，我很感謝他們，他們幫助我了解到了我子身上的很多不足，他們讓我感受到了課程設(shè)計過程中的各種問題與難點，但是他培養(yǎng)了我獨立思考的能力，相信我是最棒的。也許到最后我的課程設(shè)計做的不夠完美，但是在我的心里，我的畢業(yè)設(shè)計是做的最好的，我畢竟為它努力了。而且在做畢業(yè)設(shè)計的過程我中學(xué)到的知識，和獨立思考的能力，這些菜是我人生中寶貴的財富，而同學(xué)們的奇思妙想也是我人生中最快樂的回憶。28參考文獻孫龍杰，王方，周燕，李歡.《單片微型計算機原理與接口技術(shù)》?西安科技大學(xué)高新學(xué)院，2013.6戴繼周.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，2004周明珠?無觸點開關(guān)在控制中的應(yīng)用.《現(xiàn)代電子技術(shù)》，2002,4(1)何成萬，余秋惠.模型2及軟件框架Struts的研究[J].計算機工程,2002,06:274-276.俞海珍，李憲章，馮浩.熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用.《電子照明技術(shù)》，2006.7(1)張海藩.軟件工程導(dǎo)論(第四版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.謝曉軍?紅外遙控技術(shù)在付費率電度表中應(yīng)用.《電測與儀表》，1996.4(1)吳可久.8031單片機在遙控解碼方面的應(yīng)用.《電子技術(shù)》，1993.2張維明.信息系統(tǒng)原理與工程.電子工業(yè)出版社.2002年1月尹朝慶.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社.2005.余永權(quán).《ATMEL89系列單片機應(yīng)用技術(shù)》?北京航空航天大學(xué)出版社,2002.4MartyHall，LarryBrown著，趙學(xué)良譯.Servlet與JSP核心編程(第2版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.張萌,和湘,姜斌.《單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例》.清華大學(xué)出版社,2007.7孫育才，王榮興，孫華芳.《ATMEL新型AT89S52系列單片機及其應(yīng)用》?清華大學(xué)出版社,2005.1姜海濤，岳繼光.實時時鐘電路及其通用程序的開發(fā).《保定師范?？茖W(xué)校學(xué)報》.2004.2附錄附錄一系統(tǒng)硬件仿真電路及原理圖如下IJCD1[Ufi'O.RP1鞫舞欝雌1~~-~L.■;■ig■■丄■i">g]|金IT、RTT:廿..早鎰I -TTcT--jtxntiH￡^t-K-.ll!-bl:■:Td-LJFt-JiI-CiJPt-.-i!-b-Ft-jM-bj-RiTF-fliOTPJ■.回HM-ltrFSWPZJ創(chuàng)1MG*Fv.-tf-l?IFRNiJP2Mi?PZTK-ltP』F-J±-flMkF-i.iPJ.lfDAPlJ*Fl」P"PJ.-iTi-PiJ.p」sn*iPlJ-pjmvtPl.Tfj.?YPlfr:FFFaTLM-■TTrT--附錄二源程序如下^indude<reg5l.h>#define取期二unsignedchai*1^define血;unsigned誕p#defineREADSEC0X81」#defineREAD_MIN0X83」#defineREAD_HOU0X85^#defineREADDAY0X87p^defineREADZHO0X8B+J#defineREAD_VON0X8?^#defineREADYEAOXSIX1#define\MUTE_SEC0X80^#defineWTUTE_MIN0X82」#defineWRITE_HOU0X84defineWRTTEJDAY0X86^#defineWRITE_ZHO0X81』defineX\KITE_\ION0X88^#define\MUTE_YEA0X80defineXVRITE_PR0TECT0X8E1沖取城w抵熄誠11TJ加処總購ajfein；%取如感勰軸曲J取如numbers敷￡1=卩1佗）屮敷匿=卩嚴(yán)1屮敷S3=P1^敷en=P2A2;+J敷詛尹廿屮敷加P2T屮敷l^=pr-6yX音啓iAOJtdp.^tps出Epsg「出￡治P'BX底naffl舞罟_A>-.EHP.0's宀X王(亠&<rsIHs^-assa^hs寺尋>.EPP裟*THOO<壕王pgf00V凜_+RIp-<出P3殘xNIdHOPH_+.gd曹J震4養(yǎng)09「1且0*s聲p王PPE=OdXS矍*swp?..%-+CPPE.議Sa:ulooeo9II￡Hh忘徑宀土*0俁write_1fi02com(0x0c);打幵顯示，不顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍1write_l602com(0x04):'讀或?qū)懸粋€字符地址指針不加一，不移屏」^Tite_1602€om(0x01);'清屏卩做itjW哋伽閱)*H 時惱_城妙姒0x2<i)屮*冏洽_城級班血洶屮H writj城城姒0x2d)屮聞圮_城鬆嗣歸(H1)屮聞t亡_城鬆綁少80+2)屮wfitjJjS廳皺￡□屮聞圮_城級爐80+3)屮wfitej感觀姒M)屮時在_城細如xg(H7)屮他■叱城跋贓0x3m卅譏g城級妙g(H10)屮wfitjJjS廳磁OS)屮writ亡_城鬆嗣)Xg(MK431〕出聞?城跋贓**++++*++++**++++|^Q'）無呈序+**++++**