【正文】 壓還是有一定的波動(dòng)，對(duì)要求較高的電子設(shè)備，還要穩(wěn)壓電路，通過(guò)穩(wěn)壓電路的輸出電壓幾乎就是恒定電壓。 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓。輸出電壓，輸出電流及輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo) ，用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程 度，包括穩(wěn)壓系數(shù)，電壓調(diào)整率，電流調(diào)整率，輸出電阻，溫度系數(shù)及紋波電壓。 常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。 常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有 CW317（ LM317）系列，它們的輸出電壓從 － 37 伏可調(diào)，最簡(jiǎn)的電路外接元件只需一個(gè)固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過(guò)渡、過(guò)熱和 安全工作區(qū)保護(hù)，最大輸出電流為 。 其中電阻 R1 與電位器 R2 組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓 Uo 的表達(dá)式為： U0= URR012 )1( ?式中 R1一般取 120－ 240 歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓。 圖 22 LM317 系列 電路圖 圖 22為 LM317 穩(wěn)壓器這部分的電路圖 ， 該部分電路就可以起到穩(wěn)壓作用 。 電路左邊的兩個(gè)電容分別為 1000181。和 10181。 這兩個(gè)電容可以很好的起到濾波作用 , 而電路右邊的兩個(gè)電阻 ,一個(gè)是 240Ω的固定電阻器 ,另一個(gè)為 KΩ的電位器 。通過(guò)調(diào)節(jié) 電位器的電阻 ,可以調(diào)節(jié)輸出的電壓。這樣 ,就可以達(dá)到我們所預(yù)期的目 標(biāo) ,實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)。如圖 23，即為直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓過(guò)程。 圖 23 穩(wěn)壓過(guò)程 要取得 +5V 電壓，若選用 12V 的變壓器，整流濾波后輸出往往大于 12V，會(huì)使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高。故不選用輸出電壓為 12V 的變壓器，而選用輸出電壓為 9V的變壓器。系統(tǒng)接通 220V 交流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V， Vin +Vout ADJ 交流電網(wǎng)電壓 vI v2 vR vF v0 t t t t t 經(jīng)過(guò)二極管全波整流、電解電容 Cl， C2 濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓器 LM317，為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容 C C4，最后得到 +5V的直流工作電源，用于給 控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的 Vcc+端供電。供電原理圖 24如下： 供電原理圖 24 鍵盤(pán)的接口設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式有兩種，即獨(dú)立式按鍵和矩 陣式鍵盤(pán)。本系統(tǒng)使用的是 4 4矩陣式鍵盤(pán)，第一行從左到右為 4，第二行為 8，第三行為 0、開(kāi)、關(guān)，第四行為增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)。該形式的鍵盤(pán)，每個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識(shí)別鍵碼。矩陣鍵盤(pán)的列線從左到右分別與單片機(jī)的 、 、 、 ，矩陣鍵盤(pán)的行線從上到下分別與 、 、 。每當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線與列線就會(huì)連通，這樣單片機(jī)就能檢測(cè)出信號(hào)，并通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序?qū)︽I盤(pán)進(jìn)行掃描，以識(shí)別被按鍵的行、列位置。如圖 25： 圖 25 鍵盤(pán)的硬件電路原理圖 LED 數(shù)碼顯示接口設(shè)計(jì) 數(shù)碼顯示與驅(qū)動(dòng)電路由 74LS138 譯碼器、 7447 TTL BCD7 段高有效譯碼器 /驅(qū)動(dòng)器、 4 個(gè)數(shù)碼管以及 5 個(gè) A1015 三極管組成。由單片機(jī)的 ～ 口輸出的四位 BCD 碼，經(jīng) 7447 芯片后，翻譯成 7段數(shù)碼管 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g相應(yīng)的段，并輸出點(diǎn)亮數(shù)碼管相應(yīng)的段。單片機(jī)的 、 口輸出的信號(hào)經(jīng)74LS138 譯碼器后產(chǎn)生的高電平信號(hào)加在 A1015 三極管的基極，控制三極管的導(dǎo)通，從而起到對(duì)相應(yīng)數(shù)碼管的選通作用。 4 個(gè) 7 段數(shù)碼管都被接成共陽(yáng)極方式。如圖 26： 圖 26 數(shù)碼顯示與驅(qū)動(dòng)電路原理圖 看門(mén)狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 MAXIM 公司的低成本微處理器監(jiān)控芯片 MAX813L 構(gòu)成硬件狗。 MR與 WDO 經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管連接起來(lái)， WDI 接單片機(jī)的 口， RESET 接單片機(jī)的復(fù)位輸入腳 RESET， MR 經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)位按鈕接地。該監(jiān)控電路的主要功能如下： （ 1）系統(tǒng)正常上電復(fù)位：電源上電時(shí)，當(dāng)電源電壓超過(guò)復(fù)位門(mén)限電壓 ，RESET 端輸出 200ms 的復(fù)位 信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。 （ 2）對(duì) +5V 電源進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng) +5V電源正常時(shí)， 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(shí)， RESET 輸出高電平，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。 （ 3）看門(mén)狗定時(shí)器被清零， WDO維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)， CPU不能在 1． 6s內(nèi)給 出“喂狗”信號(hào)， WDO跳變?yōu)榈碗娖?，由?MR端有一個(gè)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(mén)狗定時(shí)器清零， WDO又恢復(fù)成高電平。 （ 4）手動(dòng)復(fù)位：如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位 ，只要按下手動(dòng)復(fù)位按鈕，就能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。如圖 27 圖 27 看門(mén)狗電路原理圖 分控制器電路的設(shè)計(jì) 分控制器采用低檔型的 AT89C2052 單片機(jī)作為微處理器， AT89C2051 也是美國(guó) 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(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比較高等特點(diǎn)。 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖 28所示： 圖 28 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖 AT89C2052 單片機(jī)共有二十個(gè)引腳。 P1 口 8 個(gè)引角，準(zhǔn)雙向端口。 P3 口 7個(gè)引角，準(zhǔn)雙向端口，并且每個(gè)端口都可復(fù)用， 、 的串行通迅功能，、 的中斷輸入功能， 、 的定時(shí)器輸入功能。根據(jù)各引角 功能及本設(shè)計(jì)要求，將其接口電路設(shè)計(jì)如下 29： 圖 29 89C52 的接口電路設(shè)計(jì) RS485 通信電路設(shè)計(jì) 在各種分布式集散控制系統(tǒng)中，往往采用一臺(tái)單片機(jī)作為主機(jī)，多個(gè)單片機(jī)作為從機(jī)，主機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；從機(jī)采集信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制；主機(jī)和從機(jī)之間通過(guò)總線相連 。 主機(jī)通過(guò) TXD向各個(gè)從機(jī)（點(diǎn)到點(diǎn)）或多個(gè)從機(jī)（廣播）發(fā)送信息，而各個(gè) 從機(jī)也可以向主機(jī)發(fā)送信息，但從機(jī)之間不能自由通信，其必須通過(guò)主機(jī)進(jìn)行信息傳遞。 多機(jī)通信時(shí)，單片機(jī)的串行口只能工作在方式 3。此時(shí)單片機(jī)發(fā)送或接收的一幀信息都是 11 位， 1位起始位、 9位數(shù)據(jù)位、 1 位停止位，其中第 9位數(shù)據(jù)發(fā)送或接收是通過(guò) TB8 或 RB8 實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)主機(jī)發(fā)送地址信息時(shí)，使 TB8=1，所有SM2=1 的從機(jī)都將產(chǎn)生中斷，接收此地址信息進(jìn)行比較，其中被主機(jī)呼叫的從機(jī)的 SM2 位被清“ 0”；主機(jī)發(fā) 送數(shù)據(jù)信息時(shí)，使 TB8=0，僅有 SM2=0 的從機(jī)才將產(chǎn)生中斷，接收主機(jī)發(fā)來(lái)的命令或數(shù)據(jù)信息，其余從機(jī)不予理睬。 本系統(tǒng)的有線通信方式采用 RS485 總線 進(jìn)行通信。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)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。 信號(hào)采集電路 的 設(shè)計(jì) 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)包括光信號(hào)取樣電路的設(shè)計(jì)和人體信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)。 光信號(hào)取樣電路設(shè)計(jì) 光信號(hào)取樣電路 如圖 211 所示，圖中主要由光信號(hào)采集電路和 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換是電路的核心。信號(hào) 經(jīng)過(guò)采集送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)單片機(jī)處理后，最終作為系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行開(kāi)關(guān)燈判斷的依據(jù)。 在本次設(shè)計(jì)中選用了帶串行控制的 10 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 TLC1549，它是由 德州儀器（ Texas Instruments 簡(jiǎn)寫(xiě)為 TI）公司生產(chǎn)的，它采用 CMOS 工藝，具有自動(dòng)采樣和保持，采用差分基準(zhǔn)電壓高阻抗輸入，抗干擾性能好，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，總不可調(diào)整誤差達(dá)到 (177。 )1LSB Max，芯片體積小等特點(diǎn)。同時(shí)它采用了 Microwire 串行接口方式，故引腳少，接口方便靈活。與傳統(tǒng)的并行方式接口 A/D 轉(zhuǎn)換器（例 ADC0809/0808）相比，其單片機(jī)的接口電路簡(jiǎn)單，占用 I/O 口資源少。 圖 211 光信號(hào)取樣電路 人體信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) 人體信號(hào)采集由人體紅外檢測(cè)探頭和比較電路組成 。 一 、 人體紅外檢測(cè)探頭 人體紅外檢測(cè)探頭由菲涅爾透鏡、熱釋紅外傳感器 P2288組成。 菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗 區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在 PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基與熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。熱釋電紅外傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：傳感器）由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。 二、 比較電路 比較電路 如圖 212 所示，由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成 ，輸入信號(hào)來(lái)自于 紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準(zhǔn)電壓分別由兩個(gè)獨(dú)立的分壓電路得到，供電路比較所用。即運(yùn)算放大器 D1 的 6腳和 D2的 1腳電壓分別為 。 圖 212 人體信號(hào)比較電路 通過(guò)比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號(hào) 輸出。 當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)感應(yīng)到人體信號(hào)后，運(yùn)算放大器的“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 ；當(dāng)被動(dòng)紅外探頭 在 有效范圍內(nèi) 沒(méi)有感應(yīng) 人體紅外信號(hào) 時(shí) ，“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 。探頭故障斷路時(shí)， 則“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 0V。 DS12887 時(shí)鐘芯片接口電路設(shè)計(jì) 本 次系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中， 燈光設(shè)計(jì)有以時(shí)間作為基準(zhǔn)信號(hào)，故 采用了 DALLAS 公司的 DS12887 芯片。 DS12887 為 DALLAS 公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，除具有實(shí)時(shí)鐘功能外，它還具有 114 字節(jié)的通用 RAM，采用 CMOS 技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，而且它與目前應(yīng)用廣泛的時(shí)鐘芯片 MC146818B 和DS1287 管腳兼容。采用 DS12887 芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無(wú)需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。 DS12887 芯片具 有微功耗，外圍接口簡(jiǎn)單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。 DS12887接口設(shè)計(jì)原理圖如圖 213： 圖 213 DS12887接口設(shè)計(jì)原理圖 輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)輸出控制信號(hào)電路由 的控制功能。 當(dāng) 口輸出 的是“ 0”電平時(shí)，則由 Q Q2 兩個(gè)三極管組成的信號(hào)放大電路就被截止，則繼電器回路中無(wú)電流，所以，繼電器線圈無(wú)法工作，使得繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電燈回路不通，電燈不亮。當(dāng) 口輸出的是“ 0“電平時(shí)，三極管 Q3截止，發(fā)光 LED 管電路不導(dǎo)通，發(fā)光 LED 管不亮，反之，發(fā)光 LED 管則亮。該發(fā)光 LED 管作為系統(tǒng)的故障提示燈來(lái)使用。該 口有四種信號(hào)狀態(tài)并對(duì)應(yīng)不同的用戶提示信息，即?！?1”（正常）：開(kāi)啟室內(nèi)照明電器。常“ 0”（正常）：關(guān)閉室內(nèi)照明電器。 第三章 系統(tǒng)的軟 件設(shè)計(jì) 本燈光控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括照明啟停控制程序、照明亮度控制程序、照明定時(shí)控制程序、人機(jī)交互程序以及串行通行等。 人機(jī)交互程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)，主要是解決按鍵的掃描與信息的顯示，讓操作者能夠靈活地控制系統(tǒng)工作。 鍵盤(pán)掃描程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)掃描程序的流程圖如圖 31 所示 ： 圖 31鍵盤(pán)掃描程序的流程圖 開(kāi) 始初始化將第一根列線置高依次掃描行線有信號(hào)嗎延時(shí)一次有信號(hào)嗎再延時(shí)一次有信號(hào)嗎將上一根列線置低將下一根列線置高依次掃描行線有信號(hào)嗎延時(shí)一次有信號(hào)嗎再延時(shí)一次有信號(hào)嗎是第四根列線嗎將第四根列線置低返回對(duì)應(yīng)鍵值返回對(duì)應(yīng)鍵值返回一個(gè)值YYYNNNYYYNNNYN 本系統(tǒng)的鍵盤(pán)采用的是