【正文】 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。 鍵盤(pán)掃描程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)掃 描程序的流程圖如圖 21） 所示 ： 開(kāi) 始初始化將第一根列線置高依次掃描行線有信號(hào)嗎延時(shí)一次有信號(hào)嗎再延時(shí)一次有信號(hào)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(hào)嗎延時(shí)一次有信號(hào)嗎再延時(shí)一次有信號(hào)嗎是第四根列線嗎將第四根列線置低返回對(duì)應(yīng)鍵值返回對(duì)應(yīng)鍵值返回一個(gè)值YYYNNNYYYNNNYN 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 24 圖 21） 鍵盤(pán)掃描程序的流程圖 本系統(tǒng)的鍵盤(pán)采用的是 4 4矩陣式鍵盤(pán)，矩陣式鍵盤(pán)由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。即運(yùn)算放大器 D1 的 6腳和 D2的 1腳電壓分別為 。i=10。為了開(kāi)始轉(zhuǎn)換，最少需要 10個(gè)時(shí)鐘脈沖。 圖 11）主機(jī)通信電路圖 主機(jī) RXD TXD RXD TXD 從機(jī) 1 RXD TXD RXD TXD 從機(jī) n ?? ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039T1158 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 ΩROREDEDI 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 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 17 圖 12）從機(jī)通信電路圖 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 μ A，采用半雙工通 信 方式。 （ 2）對(duì) +5V電源進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng) +5V 電源正常時(shí)， RESET 為低電平，單片機(jī)正常工作；當(dāng) +5V電源電壓降至 +， RESET 輸出高電平，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。 B應(yīng)用 RS一 485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián) 32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和 32臺(tái)接收器。 方案二： 串行通信是指一條 信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通信方式。 傳感器的選擇 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，該控制系統(tǒng)需要兩種傳感器：一種是 人體信號(hào)采集 傳感器 ，另一種是光信號(hào)強(qiáng)度采集傳感器。或者，當(dāng)自然光照度很好時(shí)，燈不能及時(shí)關(guān)閉；反之，當(dāng)自然光照度難以滿足人的需求時(shí)，又不能及時(shí)打開(kāi)燈光。 第 5 天：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅不少于 6000 字。這種照明方式，不僅造成能源的浪費(fèi)，而且不能滿足人對(duì)照明的基本需求，同時(shí)也給人的視力造成了很大的影響。用于人體信號(hào)采集的傳感器和光信號(hào)強(qiáng)度采集的傳感器有很多，這里根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用了以下傳感器： 一、 熱釋 電 紅外傳感器 ： 熱釋 電 紅外傳感器 是一種 基于 熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器 ，它 是上世紀(jì) 80年代末期出現(xiàn)的一種新型傳感器件，現(xiàn)在已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 。串行通信的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，按位順序進(jìn)行，最少只一需根傳輸線即可完成，成本低但傳送速度慢。故本系統(tǒng)采用 RS485接口。 C 3 系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì) 本 系統(tǒng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心外加多種接口電路組成，共有六個(gè)主要部分： AT89C51芯片、 AT89C2051芯片 、 光信號(hào)采集電路、人體信號(hào)采集電路、時(shí)鐘控制電路 DS1288輸出控制電路、定時(shí)監(jiān)視器電路，如圖 4） 所示 。 （ 3）看門(mén)狗定時(shí)器被清零， WDO維持高電平；當(dāng) 程序跑飛或死機(jī)時(shí)， CPU不能在 1． 6s內(nèi)給 出“喂狗”信號(hào)， WDO跳變?yōu)榈碗娖?，由?MR端有一個(gè)內(nèi)部 250mA的上拉電流， D導(dǎo)通 MR獲得有效低電平， RESET端輸出復(fù)位脈沖，單片機(jī)復(fù)位，看門(mén)狗定時(shí)器清零， WDO又恢復(fù)成高電平。它完成將 TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS485電平的功能。如果I/O CLOCK 傳送大于 10 個(gè)時(shí)鐘長(zhǎng)度，那么在的 10 個(gè)時(shí)鐘的下降沿，內(nèi)部邏輯把 DATA OUT 拉至低電平以確保其余位的值為零。i++)//采集 10 位串行數(shù)據(jù) { //給一個(gè)脈沖 ADCLK=1。 圖 161） 傳感器頂 圖 162）傳感器底 圖 163） 傳感器側(cè) 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 21 圖 17）人體信號(hào)比較電路 通過(guò)比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號(hào) 輸出。 LED 數(shù)碼顯示程序設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖 22） 所示 ： 圖 22） LED數(shù)碼顯示程序的流程圖 子程序入口初始化返回YN查表取段碼段碼送驅(qū)動(dòng)顯示位碼送譯碼器選通低位數(shù)碼管數(shù)字是否顯示完顯示緩沖區(qū)左移關(guān)顯示 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 25 照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì) 照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā) 出指令，通過(guò) RS485通信方式或無(wú)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，即全部啟停控制與單獨(dú)啟?？刂苾刹糠帧Ｓ布娐吩O(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，畫(huà)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。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 33 法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。 人機(jī)交互程序設(shè)計(jì) 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。比較電路中的基準(zhǔn)電壓分別由兩個(gè)獨(dú)立的分壓電路得到，供電路比較所用。//開(kāi)啟控制電路，使能 DATA OUT 和 I/O CLOCK for(i=1。 10位數(shù)據(jù)通過(guò) DATA OUT 被發(fā)送到主機(jī)串行接口。主機(jī)與從機(jī)的通信電路圖分別如圖 11） 與圖 12） 所示。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(mén)限電壓 ，RESET 端輸出 200ms 的復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。 則表 11可以轉(zhuǎn)化為表 12： 信號(hào) 室內(nèi)光信號(hào) 人體信號(hào) 時(shí)鐘信號(hào) 電燈的開(kāi)光狀況 參數(shù) 自然光信號(hào) 人體 作息時(shí)間 符號(hào) A B C D 邏 輯 狀 態(tài) 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 由上述的真值表可得出系統(tǒng)邏輯函數(shù)表達(dá)式為 ： D=A RS485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。并行通信的特點(diǎn)是：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高，但有多少數(shù)據(jù)位就需多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高，且只使用于近距離 (十幾距數(shù)米 )的通信，故不采用。故本設(shè)計(jì)采用該 AT89C51 芯片 。就智能建筑的照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，許多地方的燈經(jīng)常是從早到晚開(kāi)著的，不管這些房間或樓道是否有人，也不管有多少人。要求畫(huà)出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。 主要參考 資料 [1]張友德著 ,單片微型計(jì)算機(jī) 原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) .復(fù)旦大學(xué)出版社 [2]徐煜明、韓雁著 ,單片機(jī)原理及接口技術(shù) .電子工業(yè)出版社 [3]何立民著 ,單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 .航空航天大學(xué)出版社 [4]陽(yáng)憲惠著 , 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用 . 清華大學(xué)出版社， 1999 [5]孫雪梅，范久臣． 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 ． 沈陽(yáng)教育學(xué)院學(xué)報(bào) ， [6]余用權(quán)． ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)．北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 審查意見(jiàn) 系（教研室）主任 簽字： 年 月 日 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 3 摘 要 現(xiàn)在的大學(xué)， 由于學(xué) 校 開(kāi)放型的管理模式， 加之學(xué)生 節(jié)能意識(shí)的淡薄， 學(xué) 校的 很多 教室在白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然存在開(kāi)燈 現(xiàn)象 ； 或者 夜間許多教室，即使僅有幾個(gè)學(xué)生在教室 自習(xí)，但室內(nèi)照明全部開(kāi)啟 ?，F(xiàn)代照明除了滿 足人的基本生活、學(xué)習(xí)要求之外，