【正文】 時控制等功能。以設(shè)計過程為主線，分別從硬件和軟件兩個方面描述設(shè)計過程，即從硬件電路的設(shè)計方法到實現(xiàn)所要求功能的軟件技術(shù)。 45 參考文獻(xiàn) 41 36 程序設(shè)計 31 照明亮度控制程序設(shè)計 27 照明啟?？刂?程序設(shè)計 22 2 本章小結(jié) 18 RS485通信電路的設(shè)計 15 分控制器 的電路設(shè)計 15 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計 13 三 基于單片機的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 10 系統(tǒng)設(shè)計要點 8 本章小結(jié) 1 一 .序言 1 目 錄 摘要 8 無線數(shù)傳技術(shù) 12 本章小結(jié) 16 時鐘芯片的接口設(shè)計 21 SRWF1模塊的特性 25 人機交互程序設(shè)計 28 全部啟停 控制 程序設(shè)計 29 單獨啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 35 照明定時控制程序設(shè)計 39 44 五 實驗及 總結(jié) 該照明控制系統(tǒng)的主控制器、分控制器分別是以 AT89C51與 AT89C2051單片機為基礎(chǔ)，實現(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)傳模塊實現(xiàn)照明燈的無線遙控，同樣實現(xiàn)有線方式控制的功能。 照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過手動開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。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。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微 機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、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。 1． 4 本章小結(jié) 本章介紹了 照明控制系統(tǒng)在智能樓宇中的應(yīng)用、發(fā)展以及所使用的主要專業(yè)技術(shù)。 6 二 基于單片機的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計框架與性能 2． 1 系統(tǒng)設(shè)計要點 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。 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行程序進(jìn)行有效監(jiān)視。 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 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 9 系統(tǒng)在單片機的控制之下完成數(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)的實施工具，大量的 工作是由軟件來完成的。 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。 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。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(yīng)的段 ，并 輸出 點亮數(shù)碼管相應(yīng)的段。 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(fù)位輸入腳 RESET， MR 經(jīng)過一個復(fù)位按鈕接地。 12 （ 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。 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 13 時鐘芯片的接口設(shè)計 本系統(tǒng)利用單片機 89C2051和時鐘芯片 DS1302進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實時數(shù)據(jù)，用于定時控制照明燈具的啟停。 RST接在 ，此引腳為高電平時，選中該芯片，可對其進(jìn)行操作。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。當(dāng) VCC1大于 VCC2+， VCC1給 DS1302供電。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14 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。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 。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。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。 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 16 圖 主機通信電路圖 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 從機通信電路圖 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。 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。 當(dāng)有串行中斷產(chǎn)生時判別是否是本機號，若為本機地址則置 平，發(fā)送應(yīng)答信息，然后再置 ， 繼續(xù)保持 ，使串行收發(fā)器處于接收狀態(tài) ； 若不是本機地址，使 ，使串行收發(fā)器處于接收偵聽狀態(tài)。單片機與無線數(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。 R X DT X DR X DT X DV C CGNDS G N D8 9 C 5 18 9 C 2 0 5 1 S R W F 1+ 5 V 圖 單片機與無線數(shù)傳模塊的連接 18 SRWF1模塊的特性 [4] （ 1） 微發(fā)射功率 :最大 10dbm（ 10mW）的發(fā)射功率?；?FSK的調(diào)制方式，采用高效 無線 通信協(xié)議，在信道誤碼率為 102時，可得到實際誤碼率 105～ 106。 （ 6） 透明的數(shù)據(jù)傳輸。 SRWF1型模塊標(biāo)準(zhǔn)配置提供 8個信道，根據(jù)用戶需要，可擴展到 16/32信道，滿足用戶多種通信組合方式的需求。 COM2由用戶自定義為標(biāo)準(zhǔn)的 RS232/RS485接口（用戶只需要拔 /插短路器再上電即可改變接口類型）。 即使是半雙工通信，用戶也無需編制多余的程序，只要從接口收 /發(fā)數(shù)據(jù)即可，其它如空中收 /發(fā)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)連接，控制等操作， SRWF1型模塊能夠自動完成。 采用高性能單片處理器 ATMega8L,外圍電路少，可靠性高，故障率低。 ATMega8L的看門狗監(jiān)控內(nèi)部功能，改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品的可靠性。 分控制器的外圍電路主要有時鐘芯片接口、零點檢測電路、可控硅控制電路、 RS485通信電路、無線數(shù)傳電路以及看門狗與晶振等。 該