【正文】 息的顯示，讓操作者能河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 夠靈活地控制系統(tǒng)工作。當(dāng)有串行中斷產(chǎn)生時(shí)判別是否是本機(jī)號(hào)，若為本機(jī)地址則置 為高電平，發(fā) 送應(yīng)答信息，然后再置 為低電平接收控制指令，繼續(xù)保持 為低電平，使串行收發(fā) 器處于接收狀態(tài)；若不是本機(jī)地址，使 為低電平，使串行收發(fā)器處于接收偵聽(tīng)狀態(tài)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩP 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39T1158 9 C 5 1I N T 012R E S E T9RD17WR16E A /V P P31A L E /P30P S E N29V C C40GND20T L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K Ω 圖 36 主機(jī)通信電路圖 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩT L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K ΩR S T /V pp1R X D /P 3. 02T X D /P 3. 13X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 3. 26I N T 1/ P 3. 37T 0/ P 3. 48T 1/ P 3. 59GND10V C C20P 1. 719P 1. 618P 1. 517P 1. 416P 1. 315P 1. 214P 1. 1/ A I N 113P 1. 0/ A I N 012P 3. 71189 C 20 51 圖 37 從機(jī)通信電路圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 主機(jī)與從機(jī)選用的 RS485 通信收發(fā)器芯片為 MAX485， 它是 MAXIM 公司生產(chǎn)的用于 RS 485 通信的低 功率收發(fā)器件， 采用單一電源 +5 V 工作，額定電流為 300 μA，采用半雙工通 信 方式。當(dāng)調(diào)制頻率大于市電頻率，可控硅將處于連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)而不能達(dá)到調(diào)壓的目的，因此必須使用過(guò)零檢測(cè)作為觸發(fā)可控硅的基點(diǎn)。對(duì)于照明燈的亮度調(diào)節(jié)，這里采用 PWM（ Pulse Width Modulation） 方式 ,即脈沖寬度調(diào)制的簡(jiǎn)稱， PWM 是一種周期一定而高低電平的占空比可以調(diào)制的方波信號(hào)，當(dāng)輸出脈沖周期一定時(shí)，輸出脈沖的占空比越大相對(duì)應(yīng)的輸出有效電壓越大。 分控制芯片 AT89C2051 分控制器采用 低檔型的 AT89C2051（圖 34） 單片機(jī)作為微處理器， AT89C2051 也是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，具有 15 線可編程 I/O 口，該單片機(jī)具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比較高等特點(diǎn)。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(kāi)、關(guān)，第四行為增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)。 電源模塊設(shè)計(jì) 圖 32電源模塊電路 工作原理： 此電源是由 220V電壓降為 AT89C51芯片適用的 +5V電壓。 ④ 控制引腳： RST/Vpd、 ALE/PROG、 PSEN、 EA/Vpp 組成了 MSC51 的控制總線。 ③ 輸入輸出口引腳： P0 口： I/O 雙向口。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。這三部分共同完成了主控制器通過(guò)有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。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。 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。 單片機(jī)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。故當(dāng) 樓宇 自控 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，照明系統(tǒng)亦受到影響。對(duì)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) 、 燈光控制、定時(shí)控制、鍵盤掃描與 LED 顯示等程序設(shè)計(jì)。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)。在 樓宇 的照明數(shù)量與質(zhì)量?jī)?個(gè) 方面 均 有顯著的 變化與 提高 ， 特別是隨著人民生活水平進(jìn)入小康水平，樓宇照明水平提高很快， 人們所需求的再也不是簡(jiǎn)單的照明了，越來(lái)越追求舒適，個(gè)性，安全，節(jié)能。 本系統(tǒng)是以單片機(jī)為控制器的核心，其中上位機(jī)是以 AT89C51 為基礎(chǔ)，下位機(jī)是以 AT89C2051 為基礎(chǔ)，再連接外圍電路，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線 RS485 通信方式實(shí)現(xiàn)照明 燈具的智能控制， 從而達(dá)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(chǔ)器、輸入 /輸出（ Input/Output，簡(jiǎn)稱 I/O）接口電路 以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機(jī)的硬件系統(tǒng)。 RS23 RS422 與 RS485 標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)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。硬件電路設(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，畫出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的型號(hào)、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試， 發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)及時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 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 21 有線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng) 的主控制器通過(guò) RS485 總線或無(wú)線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控 制器 ，同時(shí)將信息送給數(shù)碼顯示單元進(jìn)行顯示，并有看門狗電路對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行有效監(jiān)視。 主控制芯片 AT89C51 主控制器采用 AT89C51 單片機(jī)作為微處理器， AT89C51（圖 31）是美國(guó) 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(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)單元。作 I/O 口時(shí)與 P2,P3 一樣不要外接上拉電阻 ,但是作輸入使用時(shí)應(yīng)注意先向其寫 1. P2 口： I/O 準(zhǔn) 雙向口。 ALE/PROG(30 腳）：地址鎖存信號(hào)輸出端。該監(jiān)控電路的主要功能如下： （ 1） 系統(tǒng)正常上電復(fù)位：電源上電時(shí)， 當(dāng)電源電壓超過(guò)復(fù)位門限電壓 ， RESET端輸出 200ms 的復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。每當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線與列線就會(huì)連通，這樣單片機(jī)就能檢測(cè)出信號(hào)，并通過(guò)鍵盤掃描程序?qū)︽I盤進(jìn)行掃描，以識(shí)別被按鍵的行、列位置。 可編程輸入 /輸出引腳（ 15 根） P1 口： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 線。 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?chǔ)恋拇笮【涂梢愿淖冚敵鲭妷旱钠骄?，這就是 PWM 的工作原理。 RS485 通信電路的設(shè)計(jì) 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 三根線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時(shí)具有抑制共模干擾的能力，接收靈敏度可達(dá)177。 RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)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(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE 端 為邏輯 1 時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)?MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可 ，主機(jī) 與從機(jī)分別 使用 與 腳進(jìn) 行控制 ； A 端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端 ,當(dāng) A 引腳的電平高于 B 時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。 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(shí)控制程序、 人機(jī)交互程序以及 RS485 串行通信等。一個(gè) 4 4 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有 16 個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤 要節(jié)省很多 I/O 口。鍵盤掃描程序的流程圖如圖 42 所示。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段 導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻，這里的限流電阻選為 100Ω。主機(jī)由 AT89C51 單片機(jī)充當(dāng)，從機(jī)為 AT89C2051 單片機(jī)。 開(kāi) 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(jī)返 回YN 圖 44 全部 啟停 控制主機(jī)程序流程圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機(jī) 發(fā) 送 的 地 址地 址 是 0 0 H 嗎接 收 主 機(jī) 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 打 開(kāi) 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 45 全部 啟停 控制從機(jī)程序流程圖 設(shè)計(jì) 仍 單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)主機(jī)發(fā)送給指定的從機(jī)命令信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)照明燈的啟停控制。只有 SM2=0的從機(jī)才能 接收到主機(jī)發(fā)送的信息。這每 10次脈沖再用來(lái)控制 高低電平的 10個(gè)比值。 該系統(tǒng)的主機(jī)控制程序流程圖同圖 ，從機(jī)控制程序流程圖如圖 49所示。在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入 DS1302， 數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0開(kāi)始。當(dāng)串口以方式 3工作時(shí)，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(guò)對(duì) 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）。 （ 4） 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，相應(yīng)的從機(jī)接收，其他從機(jī)則不受影響。 字節(jié)數(shù) n 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 （ 2） 發(fā)送地址幀后， 如果發(fā)送的是廣播地址幀，則不需要從機(jī)應(yīng)答，待延遲一段時(shí)間后，調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)；如果發(fā)送的是非廣播地址幀， 主機(jī) 則要接收應(yīng)答，若應(yīng)答信號(hào)中的地址與前面發(fā)送的地址并不相同，主機(jī)將重新發(fā)送地址幀呼叫，否則調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。如果函數(shù)返回值為 0xfe，表示從機(jī)在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主機(jī)發(fā)送地址幀，程序?qū)⒎艞壆?dāng)前接收過(guò)程，將 SM2位重新置 1，開(kāi)始下一通信過(guò)程。 本次 設(shè)計(jì)是 基于 AT89C51 與 AT89C2051 單片機(jī)的 樓宇照明設(shè)計(jì) ，包括硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。在初期階 段，杜老師介紹了很多資料，包括一些網(wǎng)站和圖書(shū)等等，使我們 找到了設(shè)計(jì)的方向和方法。 // 延時(shí)子程序 (10ms) void main() { char buf[__MAX_LEN_]。 i++。 while(tmp != __SUCC_) { send_data(buf)。 // 設(shè)置初值 TL1 = // 開(kāi)始進(jìn)行校驗(yàn)字節(jié)計(jì)算 /* 發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 */ TI = 0。 // 計(jì)算校驗(yàn)字節(jié) TB8 = 0。 TI = 0。 j100。 unsigned char tmp = 0xff。 while(tmp != addr) { RI =