【正文】 著的變化與提高，特別是隨著人民生活水平進入小康水平，樓宇照明水平提高很快，追求人工照明光環(huán)境的舒適性、個性化、安全、節(jié)能等方面日見突出。 本系統(tǒng)是以單片機為控制器的核心，其中上位機是以 AT89C51 為基礎(chǔ)，下位機是以AT89C2051 為基礎(chǔ)，再連接外圍電路，通過現(xiàn)場總線 RS485 通信方式實現(xiàn)照明燈具的智能控制，也可以通過無線數(shù)傳模 塊實現(xiàn)無線通信，從而達到照明燈具的智能控制。 CPU 配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入 /輸出（ Input/Output，簡稱 I/O）接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機的硬件系統(tǒng)。RS23 RS422 與 RS485 標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。本文所研究的照明控制系統(tǒng)主要使用了單片機應(yīng)用技術(shù)、有線通信技術(shù)和無線數(shù)傳技術(shù)。硬件電路設(shè)計還包括輸入輸出接口設(shè)計，畫出詳細電路圖，標出芯片的型號、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機上進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計不當及時修改，最終達到設(shè)計目的。 主 控 制 器R S 4 8 5 接 口分 控 制 器R S 4 8 5 接 口分 控 制 器R S 4 8 5 接 口分 控 制 器R S 4 8 5 接 口R S 4 8 5 總 線 圖 有線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也是由主控制器和分控制器兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 2． 3 系統(tǒng)性能指標及技術(shù)要求 （ 1） 照明啟?？刂葡到y(tǒng) 基于單片機的照明控制系統(tǒng) 12 ① 全開 ② 全關(guān) ③ 單獨開 ④ 單獨關(guān) （ 2） 照明亮度控制系統(tǒng) ① 全部亮度調(diào)節(jié) ② 單獨亮度調(diào)節(jié) （ 3） 定時控制系統(tǒng) ① 對全部照明燈進行定時控制 ② 對 每個照明燈進行定時控制 2． 4 本章小結(jié) 本章主要從系統(tǒng)設(shè)計要點、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能指標及技術(shù)要求三方面對所研究的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計框架和性能進行了闡述，該系統(tǒng)由一個主控制器與若干個分控制器組成， 系統(tǒng)的設(shè)計首先要從硬件方面著手，在繪制出正確的電路圖后，再按功能要求編制出相應(yīng)的軟件程序，最終要達到所要求的性能指標。每當按下一個鍵時，對應(yīng) 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。 基于單片機的照明控制系統(tǒng) 15 （ 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 +， RESET輸出高電平，對單片機進行復(fù)位。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于 31日時可自動調(diào)整。 DS1302采用雙電源系統(tǒng)供電， VCC1在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式下 VCC2連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。 T 1T 2T 圖 脈沖波形圖 則輸出電壓的平均值為： U=VCC T1/T=α VCC 其中α =T1/T（正脈沖的持續(xù)時間與脈沖周期的 比值）稱為占空比，α的變化范圍為 0≤α≤ 1， VCC為電源電壓。當檢測到交流電的過零點時，就去觸發(fā)雙向可控硅，同時通過 PWM信號的基于單片機的照明控制系統(tǒng) 18 輸出控制雙向可控硅的導通時間，最終達到控制燈泡亮度的目的。 MAX485芯片內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。本系統(tǒng)選用的是上海桑銳電子科技有限公司生產(chǎn)的 SRWF1型微功率無線數(shù)傳模塊。 載頻頻率 429438MHz，也可提供315/868/915MHz等載頻 。自動過濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號及假數(shù)據(jù)（所發(fā)即所收）。 可 1次傳輸無限長度的數(shù)據(jù)，用戶 編程更加靈活。 可設(shè)置的接口等待時間使模塊既能用于高速用戶設(shè)備（如 DSP系統(tǒng)）也可適用低速系統(tǒng)（如 51系統(tǒng)）。 基于單片機的照明控制系統(tǒng) 23 第四章 基于單片機的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件是計算機系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計算機不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計算機中的地位，而在計算機控制系統(tǒng)中 ，軟件也是非常重要的。鍵盤用來輸入指令，發(fā)光數(shù)碼管用來顯示單片機的狀態(tài)，這是一個比較簡單的人機交互形式。消抖動程序是這樣實現(xiàn)的，當檢測到一個脈沖信號時，并不立即認為是一次按鍵，而是延時一段時間以后再進行 檢測，如果三次檢測都有信號，那么就認為有一次按鍵動作發(fā)生了。 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。在主從式多機系統(tǒng)中主機發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機或指定的從機，在這里是要發(fā)送給所有的從機，來控制照明燈的啟停。從機收到的命令是開燈時，向 ，打開 MOC3021驅(qū)動雙向可控硅，從而就點亮了燈泡；同理，如果收到 的命令是關(guān)燈時，向 平，封閉 MOC3021使雙向可控硅截止，也就達到了關(guān)閉燈泡的目的。而其它從機由于地址號不符，他們的 SM2位仍然為 1，仍處于偵聽狀態(tài)，無法 接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。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，高低電平占空比為 0:10時，燈泡是滅的，高低電平占空比為 10:0時，燈泡最亮。主機收到從機的應(yīng)答后，則開始一次通信，通信完畢，從機繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待呼叫。當 RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302進行操作。 基于單片機的照明控制系統(tǒng) 35 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址與 本 機 地 址 相 符 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)返 回NYY時 間 到 了 嗎N向 主 機 發(fā) 送 本 機 地 址將 數(shù) 據(jù) 寫 入 D S 1 3 0 2 芯 片讀 出 D S 1 3 0 2 芯 片 的 數(shù) 據(jù)關(guān) 閉 照 明 燈 圖 單獨定時控制從機控制程序流程圖 RS485通信程序設(shè)計 由于 RS485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機對從機的查詢方式通信。如果地址相同，則將其 SM2位置 0，并發(fā)送本機地址幀，然后準備接收數(shù)據(jù)。 （ 4） 主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀，相應(yīng)的從機接收，其他從機則不受影響。當串口以方式 3工作時，發(fā)送和接收的每一幀信息都是 11位，其中第 9位數(shù)據(jù)位是可編程的，通過對 SCON寄存器的 TB8位置 1或置 0，以區(qū)別發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀（規(guī)定地址幀的第 9位為 1，數(shù)據(jù)幀的第 9位為 0）。在控制指令字輸入后的下一個 SCLK時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0開始。該系統(tǒng)的主機控制程序流程圖同圖 ，從機控制程序流 程圖如圖 。這每 10次脈沖再用來控制基于單片機的照明控制系統(tǒng) 31 高低電平的 10個比值。只有 SM2=0的從機才能接收到主機發(fā)送的信息。 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 數(shù) 據(jù) 給 從 機返 回YN 圖 全部啟?？刂浦鳈C程序流程圖 基于單片機的照明控制系統(tǒng) 28 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址地 址 是 0 0 H 嗎接 收 主 機 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 圖 全部啟停控制從機程序流程圖 單獨啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 單獨照明啟停控制系統(tǒng)是通過主機發(fā)送給指定的從機命令信息，來實現(xiàn)照明燈的啟?？刂?。主機由 AT89C51單片機充當，從機為 AT89C2051單片機。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應(yīng)的限流電阻，這里的限流電阻選為 100Ω 。鍵盤掃描程序的流程圖如圖 。一個 4 4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有 16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O口。 該照明控制系統(tǒng)的軟件程序包括：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 RS485串行通信與無線數(shù)傳通信程序等。 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。 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。 SRWF1型模塊標準配置提供 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?；?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。單片機與無線數(shù)傳模塊之間可以進行信息的傳送與回饋，即所謂的雙向通信。 在進行通信時 只需要一個信號控制 MAX485的接收和發(fā)送即可。200mV，大大提高了通信距離，在 100K bps速率下通信距離可達 1200m，如果通信距離縮短，最大速率可達 10M bps。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通角。當 VCC1大于 VCC2+， VCC1給 DS1302供電。 RST接在 ，此引腳為高電平時，選中該芯片，可對其進行操作。 （ 4）手動復(fù)位： 如果需要對系統(tǒng)進行手動復(fù)位，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進行有效的復(fù)位。由單片機的 ～ 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。 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。 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)碼顯示單元進行顯示，并有看門狗電路對運行 程序進行有效監(jiān)視。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。 基于單片機的照明控制系統(tǒng) 9 第二章 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。 1． 3 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