【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基于單片機的照明控制系統(tǒng)的設計框架與性能 10 系統(tǒng)設計要點 10 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 10 133基于單片機的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設計 14 14 14 14 鍵盤的接口設計 15 LED數(shù)碼顯示的接口設計 16 看門狗監(jiān)控電路的設計 16 16 Microwire串行總線性能介紹 17 TLC1549的接口設計 18 TCL1549的數(shù)據(jù)采集程序設計 18 19 19 22 23 DS12887時鐘芯片接口電路設計 24 25 RS485通信電路的設計 26 28 28 304基于單片機的照明控制系統(tǒng)的軟件設計 31 31 32 LED數(shù)碼顯示程序設計 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 53附 錄 54II引言隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會進步，教育在全社會愈加被關(guān)注和重視，校園規(guī)模也隨著受教育者的數(shù)量增加而不斷擴大。同時樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機的照明控制系統(tǒng)的普及與應用奠定了堅實的基礎。對于軟件設計主要有主控制器、分控制器的有線通信程序設計與無線數(shù)字傳輸程序設計以及燈光控制、定時控制、鍵盤掃描與LED顯示等程序設計。能源短缺是21世紀國際面臨的新課題。因此市場上迫切需要一種操作方便、價格低廉、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。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（Central Processing Unit），簡稱CPU，是微機的核心部件。但總的來說，RS23RS422與RS485最初都是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的， EIA于1983年在RS422基礎上制定了RS485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA485A標準。“智能建筑”是綜合計算機、信息通信等方面最先進的技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災、防盜、運輸設備等，實現(xiàn)建筑物綜合管理自動化、遠程通信和辦公自動化的有效運作，并使這三種功能結(jié)合起來的建筑。智能照明控制系統(tǒng)于手動照明控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點，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，管理維護方便等。D智能照明控制系統(tǒng)是一套由計算機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，設定照明控制的時間、區(qū)域、方法來控制每一個獨立的回路，也有手動開關(guān)直接控制。硬件電路的設計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。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)可以做到光線暗時開燈，雨天陰天時開燈，無人時關(guān)燈，光線亮時關(guān)燈，晴天時關(guān)燈，休息時間關(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。硬件電路的設計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。該多機通信系統(tǒng)采用RS485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機，從機主要負責對分布的照明燈具進行控制，用中斷的方式接收主機發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)并做出回應。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負責完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(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、確認。 看門狗監(jiān)控電路的設計本系統(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。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應根據(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計要求的精度范圍內(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個時鐘脈沖。/**/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。 當人進入感應范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當?shù)慕咕?，紅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)動負載工作。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，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。此引腳為高電平時，選中該芯片，可對其進行操作。當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。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。同時將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，能適應任何標準或非標準的用戶協(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)絡連接，控制等操作，SRWF1型模塊能夠自動完成。（13） 兩種接口收發(fā)等待時間。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)分析與設計貫穿整個軟件設計過程，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，而人按鍵總會持續(xù)一定的時間，因此只要單片機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。（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，因此照明啟停控制程序由兩部分組成，即全部啟?？刂婆c單獨啟?？刂苾刹糠?。工作方式：定時器T1設置為方式2，串口設置為工作方式3。其具體的工作過程是：所有的從機在通信之前都把SM2位置1，隨時處于偵聽狀態(tài)。圖46單獨啟停控制主機程序流程圖圖47單獨啟?？刂茝臋C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計 全部照明亮度控制系統(tǒng)就是主機向從機發(fā)送廣播地址，所有從機都接收主機發(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)暗來進行相應的燈泡亮度控制。DA1302的控制字如表41所示。從機的控制流程圖如圖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主機數(shù)據(jù)通信流程圖從機部分通信程序設計從機通信程序也被分為預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發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的準備，然后主機發(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；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)的軟件設計，該系統(tǒng)的軟件程序主要由照明啟?？刂瞥绦颉⒄彰髁炼瓤刂瞥绦?、照明定時控制程序、人機交互程序、串行通信程序等組成。在單片機系統(tǒng)受強干擾后，造成程序計數(shù)器（PC）值的改變，破壞程序正常運行。（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接電、單點心接。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方面來探討一些提高單片機應用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。①單片機內(nèi)部程序指針錯亂，指向了其它地方，運行了錯誤的程序；②DRAM中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計算出錯誤的結(jié)果。在這里分別對每個子程序的工作流程、工作原理以及過程都做了詳細的論述。SRWF1模塊在使用之前要進行無線信道、接口類型、接口速率、接口參數(shù)等的設定，在設置完成后便可以進行數(shù)據(jù)傳輸，當模塊收到單片機發(fā)來的第一個數(shù)據(jù)后自動進行無線網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)同步等工作，因此第一個數(shù)據(jù)將在5個字節(jié)時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），則從機會將該幀中的地址信息先與廣播地址進行比較，如果是廣播地址，則做好接收數(shù)據(jù)的準備，如果是其它地址，則與本機地址比較，如果相同，則發(fā)送應答信息，應答信息內(nèi)容應為本機地址，否則丟棄當前數(shù)據(jù)，從機繼續(xù)處于等待呼叫狀態(tài)。單片機的串口工作在方式3下，其波特率由定時器1（T1）的溢出率決定，計算公式為： 定時器T1的溢出率的計算公式為：則波特率的公式變?yōu)椋?，T1工作在模式3下，波特率=9600b/s。（3） 從機接收到地址幀后，如果是廣播地址幀，則所有從機都將其SM2位置0，準備接收主機發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則將本機地址與幀中地址進行比較。單獨定時控制的主機程序流程圖同圖46所示，從機程序流程圖如圖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全部亮度控制從機程序流程圖單獨亮度控制程序設計單獨照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨照明啟停控制系統(tǒng)相同，也是開始時所有從機處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待主機的呼叫，當主機發(fā)出某一從機的地址時，所有從機將接收到的地址與本機地址相比較，如果相符，說明主機在呼叫自己，然后發(fā)回應答信號，表示準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，即可實現(xiàn)。如果呼叫本機則進入正式通信狀態(tài)，清除SM2，并把本機地址號發(fā)送給主機作為應答，然后才開始接收主機發(fā)送來的信息。主機向從機發(fā)送廣播地址信息時，廣播地址為00H，所有分機都接收到廣播地址信息，然后進入正常通信狀態(tài)，清除SM2位，開始接收主機發(fā)送來的命令。在這個多機系統(tǒng)中采用的是主從式通信方式，主機即主控制器處于主導和支配地位，從機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)通過軟件方法實現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時、確認等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取對應命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應的子程序，實現(xiàn)所要求的控制功能。讓單片機不響應一些相關(guān)的抖動信號，而只響應一次確實存在的按鍵信號。圖41照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的人機交互程序設計，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)出信號實現(xiàn)對照明燈的啟停、亮度調(diào)節(jié)、定時控制等功能?？稍O置的接口等待時間使模塊既能用于高速用戶設備（如DSP系統(tǒng)）也可適用低速系統(tǒng)（如51系統(tǒng)）。COM2由用戶自定義為標準的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，可得到實際誤碼率105～106。單片機與無線數(shù)傳模塊SRWF1的電路連接如圖