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系统的总流程框图如图4.5所示。 4.5 本章小节
本章结合此次教室灯光控制系统设计的硬件部分分析研究了其软件部分，主要包括：系统监控主程序模块、数据采集模块、时钟模块。在程序设计过程中，采用合理的程序设计结构是一项关键技术。在本系统的设计过程中，总体设计采用自上而下的设计思想将主程序设计好，而在各个部分展开成从属程序或子程序时，是将各个小模块分别进行设计和编程，同时在编程的过程中又用到了结构程序设计的思想。
开始 Y 键盘扫描程序 熄灯具 Y 系统初始化 自诊断 按键否？ N 有自然光吗？ N N 有人吗？ Y 延时10秒 亮灯 有人吗？ N 蜂鸣警告 22 Y
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延时10秒 图4.5 总流程框图
5 系统调试运行及问题分析
5.1 单片机系统调试方法及步骤
一般在完成了系统设计后，为了验证系统是否能够正常运行，检验软件和硬件的好坏，通常要对其进行调试。单片机系统的调试主要是对硬件及软件两部分进行调试，对其进行调试的目的是为了及时的发现硬件及软件中可能存在的问题，并且查看其运行结果是否达到了设计要求。
系统硬件和软件的研制可以互不影响的相互独立的进行，在硬件完成之前我们就可以对软件进行调试，同样硬件也可以在没有完整应用软件的情况下进行调试，但是它们都需要借助其他的工具提供调试环境。就算对硬件和软件进行分调之后还不能算结束，接下来还要对硬件和软件进行联调，在调试的过程中找出问题，推断出故障源所在，再对软硬件进行修改。当对系统进行初步调试时，要按一定顺序进行，第一应对硬件进行静态调试，与此同时还要对系统软件进行初步调试，再者对软件和硬件进行动态调试，最后系统才能进入正常化的工作.
(1)静态调试：可以通过静态调试来排除硬件故障。当把将芯片、传感器等元件安装到电路板上的时侯，为了避免因电源极性接反或电压过高而对芯片或传感器造成损坏，通常一定要检查好电源极性以及电压的高低。此外你还应该注意，插入芯片的时候，必须要切断电源，芯片的方向也不要插反。
(2)软件调试：软件调试这块可以在计算机上利用模拟软件来完成，它可以对单片机的硬件模拟、指令模拟及运行状态进行模拟，以此来完成对应用软件开发的全过程。
(3)动态调试：系统的软件和硬件是联系紧密结合在一起的，考虑到模拟开发系统对硬件的某些部分不能进行诊断，再者也不能在线仿真，因此用户程序必须要和硬件连接起来进行联调，再者还要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。
一旦将系统各模块电路调试完成后，那么就可以直接将程序加载到在线仿真器上，这样目标程序就能单步或连续地被执行，并且我们还可以根据需要分段设置断点执行程序。
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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图5.1、图5.2、图5.3、图5.4所示：
通电运行，用万用表测量输出电压 下载一个正确的小 程序到最小系统中 检查电路寻找原因 检查电路寻找原因 N
供电部分是否稳定 N Y
Y 最小系统是否工作
电源部分成功
最小系统部分成功
图5.1 电源调试 图5.2 单片机最小系统调试
硬件连接无误 下载按键程序 查看硬件和相应软件是否正确 N 按键是否工作 Y 按键调试部分成功
图5.3 按键电路调试
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图5.4采集电路调试
5.2 主要问题分析
通常在系统的调试过程中会遇到一些常见的问题，那么针对这些问题的分析和解决方案如下。
（1）电源供电电路中集成稳压器温度过高。
分析解决：造成稳压器温度过高的原因有：变压器在整流滤波后加到稳压器上的电压较高，以至于使7805上的压降过大。解决此问题可以通过选用输出电压较低的变压器，并且在集成稳压器前串入两只二极管，这样就可以起到降压作用，同时还可以通过增大散热片来解决这样的问题。
（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：我们可以在人体存在传感器的输出端添加一个100KΩ的上拉电阻，这样就可以解决人体存在传感器输出高电平的电压偏低这个问题了，此问题有时会造成单片机产生误判或者是采集不到信号。
（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
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后再带动负载。为了加强对三极管的保护，我们还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。
6 结论
该教室灯光系统以AT89S51单片机芯片为核心，通过对相关电路的驱动，来完成对系统设备(电灯)的控制。控制系统中的硬件电路大多采用了集成电路(DS1302，X5045等)，因为这样可以简化电路设计，并且还节省了单片机I/O口资源，这样就可以为系统进一步扩展留下足够的空间。系统的硬件和软件设计都具有很好的稳定性，这样就大大提高了电能的利用率。
在保证系统能够稳定、可靠的工作下，在硬件设计上最好采用性价比高的元器件，因为这样就可以大大降低投入成本。在软件设计上，对信号的采集、处理尽量采用多任务形式，这样就能达到最终控制灯光的目的。如果教室的面积过大，那么他就会用到很多的控制设备，考虑到有些传感器的能力有限，那么一套教室灯光控制系统也只是在有限的范围内才能起到作用。比如说，教室的面积过大，那么就有可能超过人体传感器的辐射范围，如果这样的话，最终采集到的信号就可能不够准确，控制设备就不能够正常的运行。为杜绝这种现象的发生，使系统能够更加可靠的正常运行，一定要采用多个人体传感器。
参考文献
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