【正文】 ing timed lighting, etc. The wireless data transmitting programming function is that by wireless transmitter it realizes wireless controlling of the lighting, and achieves the functions identical to wired munication. Key Words: Host controller, Auxiliary controller, Singlechip microputer, Wired munication, Wireless data transmitting, controlling brightness of lighting, Timed controlling 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 4 目 錄 摘要 7 無線數(shù)傳技術(shù) 9 系統(tǒng)性能指標(biāo)與技術(shù)要求 14 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計 16 零點檢測與可控硅控制電路的設(shè)計 17 無線數(shù)傳電路的設(shè)計 21 第四章 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 22 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 5 鍵盤掃描程序設(shè)計 23 LED數(shù)碼顯示程序設(shè)計 30 全部亮度控制程序設(shè)計 33 單獨定時控制程序設(shè)計 37 無線數(shù)傳通信程序設(shè)計 41 參考文獻(xiàn) 樓宇中人工光環(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。故當(dāng) 樓宇 自控 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，照明系統(tǒng)亦受到影響。 1． 1 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。 單片機(jī)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。 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)。 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。正因為 RS485 的遠(yuǎn)距離、多節(jié)點（ 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)。 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)，這樣就實現(xiàn)了預(yù)期的任務(wù)。在這里 主要 對這三種技術(shù)的組成、功能、發(fā)展以及使用領(lǐng)域 等方面 進(jìn)行了 簡要 的 闡述。 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。 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)。 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。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。分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖 所示。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 13 第三章 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的硬件 電路 設(shè)計 3． 1 主控制器的電路設(shè)計 主控制器 采用 AT89C51單片機(jī) 作 為微處理器， AT89C51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 4K 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），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元。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(rèn)。 LED 數(shù)碼 顯示 的接口設(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。 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，與 AT89C51的接口電路如圖 所示。 （ 3） 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 1． 6s內(nèi)給上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 15 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。 分控制器系統(tǒng) 的硬件電路原理圖如圖 。 DS1302與單片機(jī)的連接僅需要 3根線，即 SCLK、 I/O、 RST。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。 DS1302由兩者中的較大者供電。光電耦合器 M0C3021通過一個非門與 89C2051的 ， 當(dāng)此腳輸出高電平時，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) ，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。 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。 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，因為當(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。 RS485通信電路的設(shè)計 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 三上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 18 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。主機(jī)與從機(jī)的通信電路圖分別如圖 。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)，因為 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。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) 。 該模塊的通信信道是半雙工的，最適合點對多點的通信方式。單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊 SRWF1的電路連接如圖 。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 21 （ 3） 高抗干擾能力和低誤碼率。在視距情況下，天線高度 3米，可靠傳輸距 離 300m。 （ 7） 多信道，多速率。 SRWF1型模塊提供 2個串口 3種接口方式， COM1為 TTL電平 UART接口。 （ 10） 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無需編制多余的程序 。 （ 12） 高可靠性，體積小、重量輕。 （ 14） 看門狗實時監(jiān)控。主控制器的外圍電路主要有鍵盤接口、 LED數(shù)碼顯示接口、看門狗接口、 RS485通信接口、 無線數(shù)傳接口以及 晶振等。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，如系統(tǒng) 要控制分布的照明燈具，通過有線與無線串行通信程序來完成控制功能，通過軟 件定義鍵盤功能，通過編程完成 LED數(shù)碼顯示等等，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計貫穿整個軟件設(shè)計過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。 鍵盤掃描程序設(shè)計 本系統(tǒng)的鍵盤采用的是 4 4矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上 。 由于鍵盤掃描的速度很快，而人按鍵總會持續(xù)一定的時間，因此只要單片機(jī)處在等待輸入的狀態(tài) ，這個鍵 盤掃描程序基本上不會錯過任何一個按鍵信號。延時的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動的效果，太慢了又讓鍵盤太不靈活，錯過較多的按鍵信號。 （ 3） 利用 增 值 、減 值 鍵控制照明燈具的亮度。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 26 子 程 序 入 口初 始 化返 回YN查 表 取 段 碼段 碼 送 驅(qū) 動 顯 示位 碼 送 譯 碼 器 選 通 低 位數(shù) 碼 管數(shù) 字 是 否 顯 示 完顯 示 緩 沖 區(qū) 左 移關(guān) 顯 示 圖 LED數(shù)碼顯示程序流程圖 照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā)出指令，通過 RS485通信方式或無線數(shù)傳方式控制全部或部分分控制器所控制照明燈具的啟停，因此照明啟?？刂瞥绦蛴蓛刹糠纸M成，即全部啟?？刂婆c單獨啟?？刂苾刹糠?。在上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 27 本系統(tǒng)中采用廣播式 命令，不需要從機(jī)返回信息，從機(jī)之間也不能直接通信。工作方式：定時器 T1設(shè)置為方式 2，串口設(shè)置為工作方式 3。 該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)的控制程序流程圖如圖 。其具體的工作過程是：所有的從機(jī)在通信之前都把 SM2位置 1， 隨時處于偵聽狀態(tài)。主機(jī)收到從機(jī)發(fā)送來的回應(yīng)信息后，比較主機(jī)已發(fā)送的地址號與剛接收的地址號是否 相符，如果 不符，則發(fā)出錯誤信息；上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 29 如果相符，則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這時發(fā)送的每幀的第 9位都為 0。 開 始初 始 化調(diào) 用 鍵 盤 掃 描 子 程 序取 鍵 值有 鍵 按 下 嗎發(fā) 送 地 址 給 從 機(jī)返 回YN接 收 從 機(jī) 返 回 的 地 址兩 個 地 址 相 符 嗎發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 給 從 機(jī) 送 顯 錯 誤 信 息 “ 0 E ”YN 圖 單獨 啟停 控制主機(jī)程序流程圖 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 30 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機(jī) 發(fā) 送 的 地 址與 本 機(jī) 地 址 相 符 嗎接 收 主 機(jī) 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 打 開 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 高 電 平返 回是 關(guān) 閉 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 低 電 平NYYNYN向 主 機(jī) 發(fā) 送 本 機(jī) 地 址 圖 單獨 啟停 控制從機(jī)程序流程圖 照明亮度控制程序設(shè)計 照明亮度控制系統(tǒng)是利用 主控制器 鍵盤上的增值與減值鍵，通過串口通信方式來控制分控制器所控制的照明燈的亮度。 在進(jìn)行實驗中，將定時器 1的溢出定為 1/20220秒，每 10次脈沖輸出一個 2KHz頻率。 全部亮度控制程序 設(shè)計 全部 照明亮度控制系統(tǒng)就是主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址，所 有從機(jī)都接收主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)命令是調(diào)亮還是調(diào)暗來進(jìn)行相應(yīng)的燈泡亮度控制。從機(jī)在收到調(diào)亮 或調(diào)暗 的命令后，利用零點檢測電路檢測電源過零點， 一旦 單片機(jī)的 ，就會向 口輸出 PWM信號以調(diào)高或調(diào)低燈泡的亮度。 DA1302的控制字 如表 41所示。如果在傳送過程中置 RST為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。該系統(tǒng)的主機(jī)控制流程圖同圖 ，從機(jī)的控制流程圖如圖 。在通信中，主機(jī)與各個從機(jī)進(jìn)行通信，必須能對各個從機(jī)進(jìn)行識別，這一識別功能是利用串口控制寄存器 SCON的 SM2位實現(xiàn)的。利用這一功能，可以按照如下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)通信： （ 1） 將所有 SM2位置 1，使其處于只接收地址幀的