【正文】 ）對 +5V 電源進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng) +5V 電源正常時， RESET 為低電平，單片機(jī)正常工作；當(dāng) +5V 電源電壓降至 + 以下時， RESET 輸出高電平，對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。 c）看門狗定時器被清零， WDO 維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時， CPU 不能在 內(nèi)給 出“喂狗”信號， WDO 跳變?yōu)榈碗娖?，由?MR 端有一個內(nèi)部 250mA的上拉電 流， D導(dǎo)通 MR獲得有效低電平， RESET 端輸出復(fù)位脈沖，單片機(jī)復(fù)位，看門狗定時器清零， WDO 又恢復(fù)成高電平。 d）手動復(fù)位：如果需要對系統(tǒng)進(jìn)行手動復(fù)位，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。 分控制器的電路設(shè)計(jì) 分控制器采用低檔型的 AT89C2051 單片機(jī)作為微處理器， AT89C2051 也是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng) ，具有 15線可編程 I/O 口，該單片機(jī)具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、性價比較高等特點(diǎn)。 分控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、實(shí)時時鐘芯片、可控硅控制電路、零點(diǎn)檢測電路、看門狗電路、通信接口電路等組成 。 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 8 所示。 30pF30pF1 2 M H zR S T /V pp1R X D /P 2T X D /P 3X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 6I N T 1/ P 7T 0/ P 8T 1/ P 9GND10V C C20P 19P 18P 17P 16P 15P 14P /A I N 113P /A I N 012P 1189 C 20 51V C C 1R S TS C L KI / OV C C 2X1X2GNDD S 1 3 0 2+ 5V20pF20pF3 2 .7 6 8 K H z+ 5V330Ω330Ω39Ω0 .0 1 u F100Ω+ 5 V7404M O C 3 0 2 11246~ 2 2 0 VB T 1 3 1B A T T E R Y3 . 6 VW D OR E S E TW D IMRV C CGNDM A X 8 1 3 L+ 5VD220nFVIVOGND220nFL M 7 8 0 5123V C C+ 5 V~ 2 2 0 VD1D210V+1 K Ω+ 5 VD3D41 .5 K Ω+ 5 VL M 3 1 1 圖 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖 時鐘芯片的接口設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)利用單片機(jī) 89C2051 和時鐘芯片 DS1302 進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實(shí)時數(shù)據(jù)，用于定時控制照明燈具的啟停。 DS1302 是美國 Dallas 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時時鐘芯片 ，附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。實(shí)時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于 31 日時可自動調(diào)整。 DS1302 與單片機(jī)的連接僅需要 3根線，即 SCLK、 I/O、 RST。 RST 接在 上，此引腳為高電平時，選中該芯片，可對其進(jìn)行操作。串行數(shù)據(jù)線 I/O 與串行時鐘線SCLK 分別接在 和 上，所有的單片機(jī)地址、命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。在本系統(tǒng)中， 89C2051 為主器件， DS1302 為從器件，主器件 在總線上產(chǎn)生時鐘脈沖、尋址信號、數(shù)據(jù)信號等，而從器件則相應(yīng)接收數(shù)據(jù)、送出數(shù)據(jù)。對 DS1302 的每一次讀寫需 16 個時鐘脈沖，前 8 個脈沖輸入操作地址和讀寫命令。其中位 7必須為1；位 0 為 0 時向芯片寫入數(shù)據(jù)，為 1 時從芯片讀出數(shù)據(jù)；位 6～位 1 選定芯片中的地址。后 8個脈沖寫入或讀出數(shù)據(jù)。 DS1302 采用雙電源系統(tǒng)供電， VCC1 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 9 式下 VCC2 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302 由兩者中的較大者供電。當(dāng) VCC1 大于 VCC2+ 時， VCC1 給 DS1302 供電。當(dāng) VCC1 小于 VCC2 時， DS1302 由 VCC2 供電。 零點(diǎn)檢測與可控硅控制電路的設(shè)計(jì) 這部分電路的設(shè)計(jì)采用單片機(jī)的 I/O 口灌電流的方法控制可控硅實(shí)現(xiàn)開關(guān)與調(diào)光控制，用光電耦合器 M0C3021 作為可控硅的驅(qū)動器，同時實(shí)現(xiàn)強(qiáng)、弱電的隔離。光電耦合器 M0C3021 通過一個非門與 89C2051 的 口連接，當(dāng)此腳輸出 低 電平時，將會封鎖住 MOC3021，使雙向可控硅 BT131 不導(dǎo)通，這樣就會使照明燈關(guān)閉；當(dāng) 腳輸出高 電平時，使光電耦合器 MOC3021 打開驅(qū)動雙向可控硅，從而 將雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，這樣就開啟了所要控制的照明燈。對于照明燈的亮度調(diào)節(jié)，這里采用 PWM（ Pulse Width Modulation） 方式 ,即脈沖寬度調(diào)制的簡稱， PWM 是一種周期一定而高低電平的占空比可以調(diào)制的方波信號，當(dāng)輸出脈沖周期一定時，輸出脈沖的占空比越大相對應(yīng)的輸出有效電壓越大。在一個周期內(nèi)的脈沖寬度（導(dǎo)通時間）為 T1，周期為 T，波形如圖 所示。 T 1T 2T 圖 脈沖波形圖 則輸出電壓的平均值為： U=VCC T1/T=α VCC 其中α =T1/T（正脈沖的持續(xù)時間與脈沖周期的比值）稱為占空比，α的變化范圍為 0≤α≤ 1， VCC 為電源電壓。 當(dāng)電源電壓 VCC 不變的情況下，輸出電壓的平均值 U取決與占空比α的大小，改變α的大小就可以改變輸出電壓的平均值，這就是 PWM 的工作原理。燈泡的亮度與加在燈泡兩端的電壓成比例，而燈泡兩端的電壓與可控硅的導(dǎo)通角成比例，這樣通過調(diào)節(jié) PWM 信號的占空比來控制可控硅的導(dǎo)通角。因此占空比越大，燈泡就越亮，當(dāng)占空比α =1 時，燈泡的亮度最高。 由于 89C2051 單片機(jī)沒有 PWM 信號輸出功能，所以在這里采用單片機(jī)定時器配合河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 10 軟件 的方法來實(shí)現(xiàn) PWM 信號的輸出。 使用 PWM 方法進(jìn)行可控硅控制時，調(diào)制頻率不能低于市電頻率，因?yàn)楫?dāng)頻率低于50Hz 時，超過了人眼視覺暫留效應(yīng)，用于調(diào)光將產(chǎn)生閃爍的現(xiàn)象。當(dāng)調(diào)制頻率大于市電頻率，可控硅將處于連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)而不能達(dá)到調(diào)壓的目的，因此必須使用過零檢測作為觸發(fā)可控硅的基點(diǎn)。在本系統(tǒng)中所使用的過零檢測電路如圖 所示，先由一個變壓器將市電電壓轉(zhuǎn)換成 10V 左右的電壓，經(jīng)過整流、穩(wěn)壓后可作為系統(tǒng)工作電源，同時將變壓器次級的同名端引出一根線連接到比較器 LM311 的正輸入端，用以檢測交流電的過零點(diǎn)，然后將過零信 號送給單片機(jī)的 口上。當(dāng)檢測到交流電的過零點(diǎn)時，就去觸發(fā)雙向可控硅，同時通過 PWM 信號的輸出控制雙向可控硅的導(dǎo)通時間，最終達(dá)到控制燈泡亮度的目的。 RS485通信電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的有線通信方式采用 RS485 總線 進(jìn)行通信， RS485 標(biāo)準(zhǔn)支持 半雙工通信，只需三根線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時具有抑制共模干擾的能力，接收靈敏度可達(dá)177。 200mV，大大提高了通信距離，在 100K bps 速率下通信距離可達(dá) 1200m，如果通信距離縮短，最大速率可達(dá) 10M bps。在這里使用的是主從式通信方式，主機(jī)由主控制器充當(dāng)，從機(jī)為分控制器。主機(jī)處于主導(dǎo)和支配地位，從機(jī)以中斷方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機(jī)或指定的從機(jī)，從機(jī)發(fā)送的信息只能為主機(jī)接收，從機(jī)之間不能直接通信。主機(jī)與從機(jī)的通信電路圖分別如圖 與 圖 所示。 主機(jī)與從機(jī)選用的 RS485通信收發(fā)器芯片為 MAX485，它是 MAXIM公司生產(chǎn)的用于 RS 485通信的低功率收發(fā)器件， 采用單一電源 +5 V工作，額定電流為 300 μA ，采用半雙工通 信 方式。它完成將 TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS485電平的功能。 MAX485芯片內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收 器。 RO和 DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機(jī)連接時只需分別與單片機(jī)的 RXD和 TXD相連即可； RE和 DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng) RE端 為邏輯 0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE端 為邏輯 1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)?MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個管腳控制這兩個引腳即可 ，主機(jī)與從機(jī)分別使用 ； A端和 B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端 ,當(dāng) A引腳的電平高于 B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A的電平低于 B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在進(jìn)行通信時 只需要一個信號控制 MAX485的接收和發(fā)送即可。同時將 A和 B端之間加匹河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 11 配電阻， 這里 選 用 120Ω 的電阻。 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039T1158 9 C 5 1I N T 012R E S E T9RD17WR16E A /V P P31A L E /P30P S E N29V C C40GND20T L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K Ω 圖 主機(jī)通信電路圖 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩT L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K ΩR S T /V pp1R X D /P 3. 02T X D /P 3. 13X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 3. 26I N T 1/ P 3. 37T 0/ P 3. 48T 1/ P 3. 59GND10V C C20P 1. 719P 1. 618P 1. 517P 1. 416P 1. 315P 1. 214P 1. 1/ A I N 113P 1. 0/ A I N 012P 3. 71189 C 20 51 圖 從機(jī)通信電路圖 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，采用光電耦合器 TLP521對通信系統(tǒng)進(jìn)行光電隔離。從機(jī)使用單片機(jī)的 MAX485的工作狀態(tài)，平時置 ，使從機(jī)串行口處于偵聽狀態(tài)。當(dāng)有串行中斷產(chǎn)生時判別是否是本機(jī)號，若為本機(jī)地址則河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 12 置 ，發(fā)送應(yīng)答信息，然后再置 ，繼續(xù)保持 為低電平，使串行收發(fā)器處于接收狀態(tài) ；若不是本機(jī)地址，使 ，使串行收發(fā)器處于接收偵聽狀態(tài)。 無 線數(shù)傳電路的設(shè)計(jì) 無線數(shù)據(jù)傳輸需要通過無線數(shù)傳模塊來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)選用的是上海桑銳電子科技有限公司生產(chǎn)的 SRWF1型微功率無線數(shù)傳模塊。該模塊的通信信道是半雙工的，最適合點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式。單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊之間可以進(jìn)行信息的傳送與回饋，即所謂的雙向通信。 無線數(shù)傳電路的連接 主控制器與分控制器各使用一個無線數(shù)傳模塊，形成發(fā)送與接收的無線通信通道。模塊的數(shù)據(jù)輸入和輸出端與單片機(jī)的串行口連接，即模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)射 端 TXD與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入端 RXD連接；模塊的串行數(shù)據(jù)接收端 RXD與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端 TX