【正文】 第 1 頁(yè) 共 46 頁(yè) 引言 社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng) 著 各個(gè)領(lǐng)域 樹(shù)立 效率 的 控制方法 ，以適應(yīng)時(shí)代的要求。 27 確定 PCB 的大小 .............................................................................................................. 27 PCB 布局 ........................................................................................................................... 27 布線 ............................................................................................................................ 27 硬件調(diào)試 2 并行通信 .............................................................................................................................. 2 串行通信 .............................................................................................................................. 2 通信的選擇 .......................................................................................................................... 3 串行數(shù)據(jù)在傳輸線上的形式和標(biāo)準(zhǔn) s living standard and the promoting of social progress, a Efficient control is demanded to meet the Highefficiency requirements of the times. Today, Convenient, quick, easy ， Has bee the goals of a variety of lighting control system development. Traditional family lights Control system is always a control switch in a Each switch fixed to a lamp39。該方案設(shè)計(jì)出一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作性能可靠 等 特點(diǎn)的 家庭燈控 系統(tǒng)。 摘 要 人們生活水平的提高和社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)著 各個(gè)領(lǐng)域 發(fā)展高 效率 的 控制方法 ，以適應(yīng)當(dāng)今高效率的時(shí)代 要求。本設(shè)計(jì)方案就是在一個(gè) 家庭中 采用 多個(gè)控制板連接在總線上 。s light and off .It’s independent between the switchs and the rooms. We must walk to each floor and room for a light’s turn on or turn off. If the room is larger, the floor higher, it has brought a lot of inconvenience to the efficiency of today39。 方便、快捷、簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為 如今 各種燈控系統(tǒng)的研發(fā)目標(biāo)。 本文介紹了 家庭燈控 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、工作原理 ； 闡述了軟硬件電路設(shè)計(jì)，并給出了詳細(xì)電路圖。并行方式主要用于近距離通信。 傳輸?shù)拿恳晃粩?shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息。 串行數(shù)據(jù)在傳輸線上的形式和標(biāo)準(zhǔn) 串行數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)通常采用調(diào)幅（ AM）和調(diào)頻（ FM）兩種方式傳送數(shù)字信息。線路中存在 20mA 電流表示邏輯 1，不存在 20mA 電流表示邏輯 0。如果該位是邏輯 1，則在中間還有一個(gè)電平跳變；而邏輯 0僅有位邊沿跳變。在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)符號(hào)的含義為高低電平，它們分別代表邏輯“ 1”和邏輯“ 0”，所以每個(gè)符號(hào) 所含的信息量剛好為 1 比特，因此在計(jì)算機(jī)通信中，常將比特率稱(chēng)為波特率，即： 1 波特（ B） = 1 比特（ bit） = 1 位 /秒（ 1bps） 例如 :電傳打字機(jī)最快傳輸率為每秒 10 個(gè)字符 /秒，每個(gè)字符包含 11 個(gè)二進(jìn)制位 ,則數(shù)據(jù)傳輸率為 :11位 /字符 10 個(gè)字符 /秒 =110 位 /秒 =110 波特（ Baud）計(jì)算機(jī)中常用的波特率是： 1 300、600、 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 28800、 33600，目前最高可達(dá) 56Kbps. ⑶ 位時(shí)間 Td 位時(shí)間是指?jìng)魉鸵?個(gè)二進(jìn)制位所需時(shí)間，用 Td 表示。 B 是數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈剩? n 稱(chēng)為波特率因子。串行異步傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)格式如 圖 所示。 ⑸ 空閑位：空閑位表示線路處于空閑狀態(tài)，此時(shí)線路上為邏輯“ 1”電平。相當(dāng)精確地確定起始位的中間點(diǎn)，從而提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，從這個(gè)基準(zhǔn)開(kāi)始，每隔 16 個(gè) Tc 對(duì)其余數(shù)據(jù)位采樣，以確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性。 家庭 概況 假如我們?cè)谝粋€(gè)房間或者一層樓中，想控制其它房間或者其它樓層的照明燈的亮滅情況，我們可以通過(guò)控制板首先按下所要選擇的房間或者樓層，然后控制板上就會(huì)顯示你所選房間或者樓層的 照明燈的亮滅情況，接著根據(jù)需要按下各個(gè)燈的亮滅控制鍵，每次按下那就的燈就會(huì)由亮到滅或者由滅到亮，并且每次按下控制板都會(huì)將燈的狀態(tài)送回所選擇的房間或者樓層，從而達(dá)到控制的目的。 方案一：采用 FPGA 為系統(tǒng)的控制器， FPGA 可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應(yīng)用 EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)行功能控制。方便修改相應(yīng)的場(chǎng)景參數(shù)，易于功能擴(kuò)展，還可以與其它 控制模塊 進(jìn)行通 信。而 單片機(jī)的設(shè)計(jì)在滿足大多數(shù)測(cè)控參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)容量相對(duì)要求不高的前提下，大力發(fā)展了其控制功 第 12 頁(yè) 共 46 頁(yè) 能和 控制運(yùn)行的可靠性，因而更適合于檢測(cè)、控制型應(yīng)用場(chǎng)合。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即單端通訊。 RS485/422 最大 的通信距離約為 1219M，最大傳輸速率為 10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在 100Kb/S 的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長(zhǎng)的距離，需要加 485 中繼器 。這就保證不會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)系 第 13 頁(yè) 共 46 頁(yè) 統(tǒng)有錯(cuò)誤，出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。 控制器的選定及其簡(jiǎn)介 由 上述 方案論證 得出所用的控制器為 89S51 單片機(jī)，單片機(jī)（ MICROCONTROLLER，又稱(chēng) 為 微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)算機(jī)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存貯器 RAM、程序存貯器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路。 其中 定時(shí)和控制部件用于產(chǎn)生指令執(zhí)行的同步信號(hào)及微操作信號(hào)。 P1 是一個(gè)純 I/O 口，它只用于數(shù)據(jù)的輸入輸出。 總線芯片的 選定 及 其 簡(jiǎn)介 由上述方案論證得出所用的通信標(biāo)準(zhǔn)為 RS485， Maxim 公司生產(chǎn)的 MAX485 接口芯片是就是一種常用的 RS－ 485 芯片。同時(shí)將 A 和 B 端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω 的電阻。接收器輸入具有失效保護(hù)特性，當(dāng)輸入開(kāi)路時(shí)，可以確保邏輯高電平輸出。 （ 4） P3 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。在圖中可以看出，上電瞬時(shí) RST 端的電位與VCCC 等電位， RST 為電平，隨著電容器充電電流的減少， RST 的電位不斷下降，其充電時(shí)間常數(shù)為 10 106 103s＝ 82 103s=82ms,此時(shí)間常數(shù)足以使 RST 在保持為高電平的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)位操作。如圖 所示： 圖 輸出和顯示電路 第 20 頁(yè) 共 46 頁(yè) 4 軟件部分 單片機(jī)通信的軟件設(shè)計(jì) 通信協(xié)議 要想保證通信成功，通信雙方必須有一定的約定。該位置 1 表示該幀為地址信息。 （ 7）主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答地址后，確認(rèn)地址是否相符。其波特率公式為： （ ） T1 在設(shè)置波特率時(shí)，一般都采用模式 2，因?yàn)楫?dāng) T1 益出后，參數(shù)自動(dòng)裝入，可避免不必要的中斷請(qǐng)求。 第 22 頁(yè) 共 46 頁(yè) 開(kāi)始 波特率設(shè)置 端口初始化 是否有房間選擇鍵按下 是否有燈控鍵按下 選擇本機(jī)的 標(biāo)志是否為 1 N N N Y Y Y 將相應(yīng) 燈 的狀態(tài)置反 第 23 頁(yè) 共 46 頁(yè) （ 1）有房間選擇鍵按下時(shí)的處理程序： （ 2）選擇本機(jī)的標(biāo)志為 1時(shí)的處理程序： 發(fā)送房 間地址 發(fā)送 讀命令 接收信息 接收 完成？ 將收到的燈狀態(tài)送到本機(jī)顯示 N Y 第 24 頁(yè) 共 46 頁(yè) （ 3）中斷處理程序： 接收信息 接收 完成？ N Y 是發(fā)送命令？ 發(fā)送本房間 燈的狀態(tài) 接收信息 Y 接收完成？ 根據(jù)收到的信息改 變本房間的燈狀態(tài) N Y 標(biāo)志位置 0 N 第 25 頁(yè) 共 46 頁(yè) 是本機(jī)地址？ 將標(biāo)志位置 1 退出中斷 N Y 第 26 頁(yè) 共 46 頁(yè) 5 硬件 系統(tǒng)制作及調(diào)試 硬件 系統(tǒng)的制作的過(guò)程分為以下五個(gè)步驟 ： (1)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 如電路原理圖設(shè)計(jì)、 PCB 印制板繪制等。在這一過(guò)程中，要充分利用 protel 99 se 所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。該過(guò)程包裹 元件的位置的重新調(diào)整，導(dǎo)線位置的刪除、移動(dòng)，更改元件屬性和排列等。以后我 要想很好地掌握它，還需 自己好好去體會(huì)。元器件均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。自動(dòng)布線的布通率，依賴(lài)于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定，包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。所以對(duì)電、地線的布線要認(rèn)真對(duì)待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。也有在 PCB 上不共地的，這 由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定。當(dāng)以上檢測(cè)都沒(méi)有什么問(wèn)題的時(shí)候，就可以燒寫(xiě)單片機(jī)程序，進(jìn)行整體調(diào)試了，調(diào)試的結(jié)果 如 能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求數(shù)據(jù)，就算硬件設(shè)計(jì)工作完成。但在初次燒程序進(jìn)去進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)兩個(gè)板的工作狀態(tài)不一樣，接著我對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)有的元器件的引腳虛焊了，導(dǎo)致信號(hào)沒(méi)有正常地輸出。通過(guò)這次布線，我提高了本人的動(dòng)手能力，獲得不少的經(jīng)驗(yàn)。 由于線寬有以下關(guān)系： 地線＞電源線＞信號(hào)線，通常信號(hào)線寬為： ～ ,最 細(xì)寬度可達(dá) ～ ,電源線為 ～ mm，所以，要使地線寬度比電源線寬。并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。 ⑶ 盡可能使元器件平行排列。 PCB 尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。 （ 8） 檢查修改 利用 PROTEL 99 提供的各種校驗(yàn)工具，對(duì)原理圖進(jìn)行檢查，并對(duì)原理圖進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和修改，確保原理圖的準(zhǔn)確無(wú)誤。 （ 2） 設(shè)置圖紙信息 設(shè)計(jì)原理圖之前，必須根據(jù)電路的復(fù)雜程度設(shè)置圖紙的大小，以及設(shè)置圖紙