【正文】 壓還是有一定的波動，對要求較高的電子設(shè)備，還要穩(wěn)壓電路，通過穩(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)指標分為兩種：一種是特性指標，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 ，用來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)，最簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過渡、過熱和 安全工作區(qū)保護，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 。 電路左邊的兩個電容分別為 1000181。和 10181。 這兩個電容可以很好的起到濾波作用 , 而電路右邊的兩個電阻 ,一個是 240Ω的固定電阻器 ,另一個為 KΩ的電位器 。通過調(diào)節(jié) 電位器的電阻 ,可以調(diào)節(jié)輸出的電壓。這樣 ,就可以達到我們所預期的目 標 ,實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)。如圖 23，即為直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓過程。 圖 23 穩(wěn)壓過程 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，為了緩沖負載突變，改善瞬態(tài)響應，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 鍵盤的接口設(shè)計 鍵盤的結(jié)構(gòu)形式有兩種，即獨立式按鍵和矩 陣式鍵盤。本系統(tǒng)使用的是 4 4矩陣式鍵盤，第一行從左到右為 4，第二行為 8，第三行為 0、開、關(guān)，第四行為增值、減值、定時、確認。該形式的鍵盤，每個按鍵開關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識別鍵碼。矩陣鍵盤的列線從左到右分別與單片機的 、 、 、 ，矩陣鍵盤的行線從上到下分別與 、 、 。每當按下一個鍵時，對應的行線與列線就會連通，這樣單片機就能檢測出信號，并通過鍵盤掃描程序?qū)︽I盤進行掃描，以識別被按鍵的行、列位置。如圖 25： 圖 25 鍵盤的硬件電路原理圖 LED 數(shù)碼顯示接口設(shè)計 數(shù)碼顯示與驅(qū)動電路由 74LS138 譯碼器、 7447 TTL BCD7 段高有效譯碼器 /驅(qū)動器、 4 個數(shù)碼管以及 5 個 A1015 三極管組成。由單片機的 ～ 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相應的段，并輸出點亮數(shù)碼管相應的段。單片機的 、 口輸出的信號經(jīng)74LS138 譯碼器后產(chǎn)生的高電平信號加在 A1015 三極管的基極，控制三極管的導通，從而起到對相應數(shù)碼管的選通作用。 4 個 7 段數(shù)碼管都被接成共陽極方式。如圖 26： 圖 26 數(shù)碼顯示與驅(qū)動電路原理圖 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計 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)過一個二極管連接起來， WDI 接單片機的 口， RESET 接單片機的復位輸入腳 RESET， MR 經(jīng)過一個復位按鈕接地。該監(jiān)控電路的主要功能如下： （ 1）系統(tǒng)正常上電復位：電源上電時，當電源電壓超過復位門限電壓 ，RESET 端輸出 200ms 的復位 信號，使系統(tǒng)復位。 （ 2）對 +5V 電源進行監(jiān)視：當 +5V電源正常時， RESET 為低電平，單片機正常工作；當 +5V電源電壓降至 + 以下時， RESET 輸出高電平，對單片機進行復位。 （ 3）看門狗定時器被清零， WDO維持高電平；當程序跑飛或死機時， CPU不能在 1． 6s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導通 MR獲得有效低電平， RESET端輸出復位脈沖，單片機復位，看門狗定時器清零， WDO又恢復成高電平。 （ 4）手動復位：如果需要對系統(tǒng)進行手動復位 ，只要按下手動復位按鈕，就能對系統(tǒng)進行有效的復位。如圖 27 圖 27 看門狗電路原理圖 分控制器電路的設(shè)計 分控制器采用低檔型的 AT89C2052 單片機作為微處理器， AT89C2051 也是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 2K bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，具有 15 線可編程 I/O 口，該單片機具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、性價比較高等特點。 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 單片機共有二十個引腳。 P1 口 8 個引角，準雙向端口。 P3 口 7個引角，準雙向端口，并且每個端口都可復用， 、 的串行通迅功能，、 的中斷輸入功能， 、 的定時器輸入功能。根據(jù)各引角 功能及本設(shè)計要求，將其接口電路設(shè)計如下 29： 圖 29 89C52 的接口電路設(shè)計 RS485 通信電路設(shè)計 在各種分布式集散控制系統(tǒng)中，往往采用一臺單片機作為主機，多個單片機作為從機，主機控制整個系統(tǒng)的運行；從機采集信號， 實現(xiàn)現(xiàn)場控制；主機和從機之間通過總線相連 。 主機通過 TXD向各個從機（點到點）或多個從機（廣播）發(fā)送信息，而各個 從機也可以向主機發(fā)送信息，但從機之間不能自由通信，其必須通過主機進行信息傳遞。 多機通信時，單片機的串行口只能工作在方式 3。此時單片機發(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 TB8 或 RB8 實現(xiàn)的。當主機發(fā)送地址信息時，使 TB8=1，所有SM2=1 的從機都將產(chǎn)生中斷，接收此地址信息進行比較，其中被主機呼叫的從機的 SM2 位被清“ 0”；主機發(fā) 送數(shù)據(jù)信息時，使 TB8=0，僅有 SM2=0 的從機才將產(chǎn)生中斷，接收主機發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)信息，其余從機不予理睬。 本系統(tǒng)的有線通信方式采用 RS485 總線 進行通信。在這里使用的是主從式通信方式，主機由主控制器充當，從機為分控制器。主機處于主導和支配地位，從機以中斷方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主機發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機或指定的從機，從機發(fā)送的信息只能為主機接收，從機之間不能直接通信。 主機與從機選用的 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。 信號采集電路 的 設(shè)計 信號采集電路設(shè)計包括光信號取樣電路的設(shè)計和人體信號采集電路的設(shè)計。 光信號取樣電路設(shè)計 光信號取樣電路 如圖 211 所示，圖中主要由光信號采集電路和 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 經(jīng)過采集送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路，通過單片機處理后，最終作為系統(tǒng)應用程序進行開關(guān)燈判斷的依據(jù)。 在本次設(shè)計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 簡寫為 TI）公司生產(chǎn)的，它采用 CMOS 工藝，具有自動采樣和保持，采用差分基準電壓高阻抗輸入，抗干擾性能好，可按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍，總不可調(diào)整誤差達到 (177。 )1LSB Max，芯片體積小等特點。同時它采用了 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，其單片機的接口電路簡單，占用 I/O 口資源少。 圖 211 光信號取樣電路 人體信號采集電路設(shè)計 人體信號采集由人體紅外檢測探頭和比較電路組成 。 一 、 人體紅外檢測探頭 人體紅外檢測探頭由菲涅爾透鏡、熱釋紅外傳感器 P2288組成。 菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗 區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動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。 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基與熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。熱釋電紅外傳感器（以下簡稱：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，由兩個運算放大器組成 ，輸入信號來自于 紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準電壓分別由兩個獨立的分壓電路得到，供電路比較所用。即運算放大器 D1 的 6腳和 D2的 1腳電壓分別為 。 圖 212 人體信號比較電路 通過比較電路將相應的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號 輸出。 當被動紅外探頭在有效范圍內(nèi)感應到人體信號后，運算放大器的“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 ；當被動紅外探頭 在 有效范圍內(nèi) 沒有感應 人體紅外信號 時 ，“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 。探頭故障斷路時， 則“ 2 腳”或“ 5 腳”的電壓降為 0V。 DS12887 時鐘芯片接口電路設(shè)計 本 次系統(tǒng) 設(shè)計中， 燈光設(shè)計有以時間作為基準信號，故 采用了 DALLAS 公司的 DS12887 芯片。 DS12887 為 DALLAS 公司生產(chǎn)的實時時鐘芯片，除具有實時鐘功能外，它還具有 114 字節(jié)的通用 RAM，采用 CMOS 技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時鐘芯片備份鋰電池，而且它與目前應用廣泛的時鐘芯片 MC146818B 和DS1287 管腳兼容。采用 DS12887 芯片設(shè)計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機接口。 DS12887 芯片具 有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。 DS12887接口設(shè)計原理圖如圖 213： 圖 213 DS12887接口設(shè)計原理圖 輸出驅(qū)動電路設(shè)計 單片機輸出控制信號電路由 的控制功能。 當 口輸出 的是“ 0”電平時，則由 Q Q2 兩個三極管組成的信號放大電路就被截止，則繼電器回路中無電流，所以，繼電器線圈無法工作，使得繼電器開關(guān)觸點斷開，電燈回路不通，電燈不亮。當 口輸出的是“ 0“電平時，三極管 Q3截止，發(fā)光 LED 管電路不導通，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)的故障提示燈來使用。該 口有四種信號狀態(tài)并對應不同的用戶提示信息，即?！?1”（正常）：開啟室內(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 本燈光控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括照明啟?？刂瞥绦?、照明亮度控制程序、照明定時控制程序、人機交互程序以及串行通行等。 人機交互程序設(shè)計 系統(tǒng)的人機交互程序設(shè)計，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。 鍵盤掃描程序設(shè)計 鍵盤掃描程序的流程圖如圖 31 所示 ： 圖 31鍵盤掃描程序的流程圖 開 始初始化將第一根列線置高依次掃描行線有信號嗎延時一次有信號嗎再延時一次有信號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嗎延時一次有信號嗎再延時一次有信號嗎是第四根列線嗎將第四根列線置低返回對應鍵值返回對應鍵值返回一個值YYYNNNYYYNNNYN 本系統(tǒng)的鍵盤采用的是