【正文】 turning off lighting, regulating brightness of lighting, controlling 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 controllingIII目 錄摘 要 1目 錄 1引言 11系統(tǒng)概述 3 3 3 4 智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 4 4 4 5 5 5 6 6 6 92基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架與性能 10 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 10 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 10 133基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 14 14 14 14 鍵盤的接口設(shè)計(jì) 15 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計(jì) 16 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) 16 16 Microwire串行總線性能介紹 17 TLC1549的接口設(shè)計(jì) 18 TCL1549的數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì) 18 19 19 22 23 DS12887時(shí)鐘芯片接口電路設(shè)計(jì) 24 25 RS485通信電路的設(shè)計(jì) 26 28 28 304基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 31 31 32 LED數(shù)碼顯示程序設(shè)計(jì) 33 34 36 38 41 45 475干擾分析 48 48 48 50 50 50總結(jié) 51致 謝 52參考文獻(xiàn) 53附 錄 54II引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，教育在全社會(huì)愈加被關(guān)注和重視，校園規(guī)模也隨著受教育者的數(shù)量增加而不斷擴(kuò)大。同時(shí)樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對于軟件設(shè)計(jì)主要有主控制器、分控制器的有線通信程序設(shè)計(jì)與無線數(shù)字傳輸程序設(shè)計(jì)以及燈光控制、定時(shí)控制、鍵盤掃描與LED顯示等程序設(shè)計(jì)。能源短缺是21世紀(jì)國際面臨的新課題。因此市場上迫切需要一種操作方便、價(jià)格低廉、便于大面積推廣的新型節(jié)能方案。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。其中運(yùn)算器和控制器一般做在一個(gè)集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（Central Processing Unit），簡稱CPU，是微機(jī)的核心部件。但總的來說，RS23RS422與RS485最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布的， EIA于1983年在RS422基礎(chǔ)上制定了RS485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA485A標(biāo)準(zhǔn)?！爸悄芙ㄖ笔蔷C合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面最先進(jìn)的技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)建筑物綜合管理自動(dòng)化、遠(yuǎn)程通信和辦公自動(dòng)化的有效運(yùn)作，并使這三種功能結(jié)合起來的建筑。智能照明控制系統(tǒng)于手動(dòng)照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，包括創(chuàng)造環(huán)境氣氛，改善工作環(huán)境、提高工作效率，良好的節(jié)能效果，延長光源壽命，管理維護(hù)方便等。D智能照明控制系統(tǒng)是一套由計(jì)算機(jī)微處理器控制的低壓繼電器配電盤組成，按照客戶對室內(nèi)外照明的具體要求，設(shè)定照明控制的時(shí)間、區(qū)域、方法來控制每一個(gè)獨(dú)立的回路，也有手動(dòng)開關(guān)直接控制。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的選擇用于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又高性能。圖13 分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)可以做到光線暗時(shí)開燈，雨天陰天時(shí)開燈，無人時(shí)關(guān)燈，光線亮?xí)r關(guān)燈，晴天時(shí)關(guān)燈，休息時(shí)間關(guān)燈。它從傳統(tǒng)的方式逐步發(fā)展到能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，使用戶使用起來更加方便、舒適。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的選擇用于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又高性能。該多機(jī)通信系統(tǒng)采用RS485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機(jī)可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機(jī)，從機(jī)主要負(fù)責(zé)對分布的照明燈具進(jìn)行控制，用中斷的方式接收主機(jī)發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)并做出回應(yīng)。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負(fù)責(zé)完成硬件電路實(shí)現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護(hù)系統(tǒng)正常工作的工具。本系統(tǒng)使用的是44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(shí)、確認(rèn)。 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)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。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)根據(jù)信號的測量范圍和精度來選擇，使其有足夠的數(shù)據(jù)長度，保證最大量化誤差在設(shè)計(jì)要求的精度范圍內(nèi)。Microwire總線系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖34所示。為了開始轉(zhuǎn)換，最少需要10個(gè)時(shí)鐘脈沖。/**/Void AetAD(){uchar i=1,w,PickCount。i=10。//P0口置初始輸入狀態(tài)}}人體信號采集由人體紅外檢測探頭和比較電路組成。圖37為它們的頂視圖，其中較大的矩形部分為濾光窗，圖38為底視圖，圖39為側(cè)視圖， PP2為兩個(gè)敏感單元，面積約21mm2，間距1mm。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，通常在傳感器上加裝了一塊干涉濾光窗。 當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的某個(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕啵t外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。二、探測范圍——指鏡片能探測的有效距離（米）和角度。根據(jù)以上要求,人體熱釋電檢測電路組成框圖如圖311所示。探頭將會(huì)根據(jù)有無人體信號在“2腳”。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(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。此引腳為高電平時(shí)，選中該芯片，可對其進(jìn)行操作。當(dāng)VCC1大于VCC2+，VCC1給DS1302供電。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。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。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，這里選用120Ω的電阻。主控制器與分控制器各使用一個(gè)無線數(shù)傳模塊，形成發(fā)送與接收的無線通信通道。載頻頻率429438MHz，也可提供315/868/915MHz等載頻提供透明的數(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。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(dòng)完成。（13） 兩種接口收發(fā)等待時(shí)間。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。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。由于鍵盤掃描的速度很快，而人按鍵總會(huì)持續(xù)一定的時(shí)間，因此只要單片機(jī)處在等待輸入的狀態(tài)，這個(gè)鍵盤掃描程序基本上不會(huì)錯(cuò)過任何一個(gè)按鍵信號。（3） 利用增值、減值鍵控制照明燈具的亮度。圖43LED數(shù)碼顯示程序流程圖照明的啟?？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(dú)啟?？刂苾刹糠?。工作方式：定時(shí)器T1設(shè)置為方式2，串口設(shè)置為工作方式3。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(shí)處于偵聽狀態(tài)。圖46單獨(dú)啟?？刂浦鳈C(jī)程序流程圖圖47單獨(dú)啟停控制從機(jī)程序流程圖照明亮度控制系統(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。全部亮度控制程序設(shè)計(jì) 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。DA1302的控制字如表41所示。從機(jī)的控制流程圖如圖410所示。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狀態(tài)。在程序中，第9位發(fā)送數(shù)據(jù)位SCON中的TB8位，第9位接收數(shù)據(jù)位為SCON的RB8位，因此，發(fā)送數(shù)據(jù)前，可以通過對TB8位置1或0來確定要發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。圖412主機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖從機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì)從機(jī)通信程序也被分為預(yù)定義及全局變量部分、程序初始化部分、數(shù)據(jù)通信流程和接收數(shù)據(jù)部分4個(gè)部分。通信的協(xié)調(diào)完全由主站控制，主站先發(fā)送地址幀，所有從站都接收，如果是接收的是廣播地址碼，則所有從站都做好接收主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的準(zhǔn)備，然后主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或命令；如果接收的是其它地址碼，則從站將接收到的地址幀與本地地址碼相比較，若不同則將數(shù)據(jù)全部丟掉，不做任何響應(yīng)；若地址碼相同，則證明是呼叫本站，從站將自己的地址碼發(fā)送回去，主站收到自己剛發(fā)出去的地址碼后，接著發(fā)送數(shù)據(jù)或命令。本章主要闡述了照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的軟件程序主要由照明啟停控制程序、照明亮度控制程序、照明定時(shí)控制程序、人機(jī)交互程序、串行通信程序等組成。在單片機(jī)系統(tǒng)受強(qiáng)干擾后，造成程序計(jì)數(shù)器（PC）值的改變，破壞程序正常運(yùn)行。（6）數(shù)據(jù)發(fā)生變化。（2）注意印制電路板的布線與工藝。④印制電路板要按單點(diǎn)接電、單點(diǎn)心接。②印制電路板要合理分區(qū)。針對以上出現(xiàn)的問題，本系統(tǒng)分別從硬件和軟件兩個(gè)方面來探討一些提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，指向了其它地方，運(yùn)行了錯(cuò)誤的程序；②DRAM中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。在這里分別對每個(gè)子程序的工作流程、工作原理以及過程都做了詳細(xì)的論述。SRWF1模塊在使用之前要進(jìn)行無線信道、接口類型、接口速率、接口參數(shù)等的設(shè)定，在設(shè)置完成后便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)模塊收到單片機(jī)發(fā)來的第一個(gè)數(shù)據(jù)后自動(dòng)進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)同步等工作，因此第一個(gè)數(shù)據(jù)將在5個(gè)字節(jié)時(shí)間延遲后從接收方串口輸出。（2）如果串口有數(shù)據(jù)接收（收到地址幀），則從機(jī)會(huì)將該幀中的地址信息先與廣播地址進(jìn)行比較，如果是廣播地址，則做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，如果是其它地址，則與本機(jī)地址比較，如果相同，則發(fā)送應(yīng)答信息，應(yīng)答信息內(nèi)容應(yīng)為本機(jī)地址，否則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)，從機(jī)繼續(xù)處于等待呼叫狀態(tài)。單片機(jī)的串口工作在方式3下，其波特率由定時(shí)器1（T1）的溢出率決定，計(jì)算公式為： 定時(shí)器T1的溢出率的計(jì)算公式為：則波特率的公式變?yōu)椋?，T1工作在模式3下，波特率=9600b/s。（3） 從機(jī)接收到地址幀后，如果是廣播地址幀，則所有從機(jī)都將其SM2位置0，準(zhǔn)備接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則將本機(jī)地址與幀中地址進(jìn)行比較。單獨(dú)定時(shí)控制的主機(jī)程序流程圖同圖46所示，從機(jī)程序流程圖如圖411所示。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。 圖48全部亮度控制從機(jī)程序流程圖單獨(dú)亮度控制程序設(shè)計(jì)單獨(dú)照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨(dú)照明啟停控制系統(tǒng)相同，也是開始時(shí)所有從機(jī)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待主機(jī)的呼叫，當(dāng)主機(jī)發(fā)出某一從機(jī)的地址時(shí)，所有從機(jī)將接收到的地址與本機(jī)地址相比較，如果相符，說明主機(jī)在呼叫自己，然后發(fā)回應(yīng)答信號，表示準(zhǔn)備好開始接收后面的命令，否則不予理睬，繼續(xù)監(jiān)聽呼叫地址。在一定頻率的方波中，調(diào)整高電平和低電平的占空比，即可實(shí)現(xiàn)。如果呼叫本機(jī)則進(jìn)入正式通信狀態(tài)，清除SM2，并把本機(jī)地址號發(fā)送給主機(jī)作為應(yīng)答，然后才開始接收主機(jī)發(fā)送來的信息。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址信息時(shí)，廣播地址為00H，所有分機(jī)都接收到廣播地址信息，然后進(jìn)入正常通信狀態(tài)，清除SM2位，開始接收主機(jī)發(fā)送來的命令。在這個(gè)多機(jī)系統(tǒng)中采用的是主從式通信方式，主機(jī)即主控制器處于主導(dǎo)和支配地位，從機(jī)即分控制器一般以中斷方式來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過軟件方法實(shí)現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取對應(yīng)命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能。讓單片機(jī)不響應(yīng)一些相關(guān)的抖動(dòng)信號，而只響應(yīng)一次確實(shí)存在的按鍵信號。圖41照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)，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。主控制器通過串口使用RS485通信方式或者無線數(shù)傳方式向分控制器發(fā)出信號實(shí)現(xiàn)對照明燈的啟停、亮度調(diào)節(jié)、定時(shí)控制等功能?？稍O(shè)置的接口等待時(shí)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)）。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）。（7） 多信道，多速率?；贔SK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(shí)，可得到實(shí)際誤碼率105～106。單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊SRWF1的電路連接如圖