【正文】 比越大相對應(yīng)的輸出有效電壓越大。當(dāng) VCC1大于 VCC2+， VCC1給 DS1302供電。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。 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。 10 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 13P 12P 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 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。 （ 4）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。 MR 與 WDO 經(jīng)過一個二極管連接起來， 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)過一個復(fù)位按鈕接地。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。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。 主控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由鍵盤、數(shù)碼顯示及驅(qū)動電路、晶振、看門狗電路、通信接口電路等幾部分組成。 分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖 所示。主控制器是發(fā)送遙控指令、發(fā)送數(shù)據(jù)信息、接收應(yīng)答信息等，分控制器接收數(shù)據(jù)與遙控指令，完成對照明燈具的控制。這三部分共同完成了主控制器通過有線、無線通信方式與分控制器進(jìn)行信息交換，達(dá)到控制照明燈具的目的。軟件設(shè)計的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采用 51 系列單片機(jī)，因此使用 Keil 、 C 語言進(jìn)行開發(fā)。 在系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。 無線數(shù)傳技術(shù)是通過單片機(jī)的串口與無線數(shù)傳模塊連接，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)由無線數(shù)傳模塊向空中發(fā)出，然后由另一個終端設(shè)備的無線數(shù)傳模塊從空中接收數(shù)據(jù)，這樣就實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的任務(wù)。正因?yàn)?RS485的遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)（ 32 個）、可以自行定義協(xié)議以及傳輸線成本低的特性，使得 EIA RS485 成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標(biāo)準(zhǔn)。 RS232 是最早的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng)用。軟件系統(tǒng)是微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微機(jī)進(jìn)行控制并與微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，使微機(jī)按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。 單片機(jī)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。 1 單片機(jī)及通信技術(shù) 單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù) 電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)微型計算機(jī)測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機(jī)（單片微型計算機(jī)）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門和領(lǐng)域，它起到了越來越重要的作用。樓宇中燈光環(huán)境對于滿足人們的生活、學(xué)習(xí)、娛樂以及工作方面有著重要的意義。有線通信程序的功能是：通過 RS485 主從通信方式，由主控制器發(fā)出命令對全部或單個分控制器所控制的照明燈實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉、燈光亮度調(diào)節(jié)、定時控制等功能。 iii I 基于單片機(jī)的樓宇照明智能控制系統(tǒng) 作者：，指導(dǎo)教師： （單位： 職稱：） 【 摘要 】 本文闡述了照明系統(tǒng)的有線、無線控制方式設(shè)計原理與實(shí)現(xiàn)方法。 該系統(tǒng)的主控制器、分控制器分別是以 AT89C51與 AT89C2051 單片機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí) 現(xiàn)了有線通信、無線數(shù)傳、控制與顯示等功能。無線數(shù)傳程序設(shè)計的功能是：通過無線數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)照明燈的無線遙 控，同樣實(shí)現(xiàn)有線方式控制的功能。 隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制的獨(dú)立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。 單片微型計 算機(jī)就是將中央處理單元、存儲器、定時 /計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體與裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計算機(jī)系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。其后發(fā)展起來的 RS42 RS485 是平衡傳送的電氣標(biāo)準(zhǔn)，比起 RS232 非平衡的傳送方式在電氣指標(biāo)上有了大幅度的提高。 無線數(shù)傳技術(shù) 有線傳輸?shù)姆绞诫m然使用非常廣泛且可靠性較高，但由于各方面的局限性，已經(jīng)在眾多方面被無線傳輸方式所取代。 3 2 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計框架與性能 系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn) 系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開 設(shè)計。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計方法，該方法保證設(shè)計電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。此編程工具相比匯編語言具有結(jié)構(gòu)化、適用范圍大、可移植性好等特點(diǎn)。有線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 主 控 制 器 無 線 數(shù) 傳 模 塊分 控 制 器無 線 數(shù) 傳 模 塊分 控 制 器 無 線 數(shù) 傳 模 塊 圖 無線數(shù)傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)的主控制器通過 RS485總線或無線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控制器，同時將信息送給數(shù)碼顯示單元進(jìn)行顯示，并有看門狗電路對運(yùn)行程序進(jìn)行有效監(jiān)視。 5 8 9 C 5 1晶 振鍵 盤看 門 狗數(shù) 碼 顯 示 及 驅(qū) 動 電 路通 信 接 口 電 路電 源 圖 主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖 8 9 C 2 0 5 1看門狗晶 振時 鐘 電 路電 源零 點(diǎn) 檢 測 電 路可 控 硅 控 制 電 路 圖 分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)在單片機(jī)的控制之下完成數(shù)據(jù)的通信、顯示，同時能夠控制照明燈具，其硬件電路只是系統(tǒng)的實(shí)施工具，大量的工作是由軟件來完成的。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖 所示。矩陣鍵盤的列線從左到右分別與單片機(jī)的 、 、 、 相連，矩陣鍵盤的行線從上到下分別與 、 、 、 相連。單片機(jī)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(dǎo)通，從而起到對相應(yīng)數(shù)碼管的選 通作用。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，當(dāng)電源電壓超過復(fù)位門限電壓， RESET 端輸出 200ms 的復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位。 9 分控制器的電路設(shè)計 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)。 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)。串行數(shù)據(jù)線 I/O與串行時鐘線 SCLK分別接在 ，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。后 8個脈沖寫入或讀出數(shù)據(jù)。當(dāng) VCC1小于 VCC2時， DS1302由 VCC2供電。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 。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。在本系統(tǒng)中所使用的過零檢測電路如圖 ，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 。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。它完成將 TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS485電平的功能。同時將 A和 B端之間加匹配電阻， 這里 選 用 120Ω 的電阻。 無線數(shù)傳電路的設(shè)計 無線數(shù)據(jù)傳輸需要通過無線數(shù)傳模塊來實(shí)現(xiàn)。 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。 （ 2） ISM頻段工作頻率，無需申請頻點(diǎn)。 （ 4） 完善的通訊協(xié)議。 提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議。 SRWF1 18 型模塊可提供 1200bps、 2400bps、 4800bps、 9600bps、 19200bps等多種通信波特率，并且無線傳輸速率與接口波特率成正比，以滿足客戶設(shè)備對多種波特率的需要。 （ 9） 高速無線通訊和大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 （ 11） 低功耗及休眠功能。 （ 13） 兩種接口收發(fā)等待時間。 4 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件是計算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計算機(jī)不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計算機(jī)中的地位，而在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法雖然是早期的程序設(shè)計方法，但該方法還一直被廣泛地使用。鍵盤用來輸入指令，發(fā)光數(shù)碼管用來顯示單片機(jī)的狀態(tài)，這是一個比較簡 單的人機(jī)交互形式。如果所有的四根行線都沒有信號，那么就把第一根列線置低，把第二根列線置高，再一次檢測行線有沒有信號，然后依次類推。消抖動程序是這樣實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)檢測到一個脈沖信號時，并不立即認(rèn)為是一次按鍵，而是延時一段時間以后再進(jìn)行檢測，如果三次檢測都有信號，那么就認(rèn)為有一次 按鍵動作發(fā)生了。 （ 2） 利用開、關(guān)鍵控制照明燈具的啟停。 21 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(yīng) 鍵 值返 回 對 應(yīng) 鍵 值返 回 一 個 值YYYNNNYYYNNNYN 圖 鍵盤掃描程序流程圖 LED 數(shù)碼顯示程序設(shè)計 本系統(tǒng) 采用了四位共陽極七段數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它 管腳接段驅(qū)動電路輸出端。 LED 數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖 所示。在主 23 從式多機(jī)系統(tǒng)中主機(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)，在這里是要發(fā)送給所有的從機(jī)，來控制照明燈的啟停。單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時器 T1 為波特發(fā)生器，數(shù)據(jù)傳送格式為 1 位起始位，8 位數(shù)據(jù)位， 1位停止位， 1位可編程位（ TB8）。從機(jī)收到的命令是開燈時，向 ，打開 MOC3021驅(qū)動雙向可控硅，從而就點(diǎn)亮了燈泡；同理，如果收到的命令是關(guān)燈時，向 輸出低電平，封閉 MOC3021使雙向可控硅截止，也就達(dá)到了關(guān)閉燈泡的目的。單片機(jī)的工作方式同全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)。而其它從機(jī)由于地址號不符，他們的 SM2位仍然為 1，仍處于偵聽狀態(tài)，無法接收主機(jī) 25 發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)控制程序流程圖分別如圖 。假設(shè)把一個周期分為 10個時間等份，如果方波中的高低電平占空比是 1:9，這時就是一個比較暗的亮度，如果占空比是 5:5，就是一個中間亮度，如果高低電平占空比是 9:1，這時就是一個比較亮的亮度，高低電平占空