【正文】 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。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。 30pF30pF1 2 M H zR S T /V pp1R X D /P 2T X D /P 3X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 6I N T 1/ P 7T 0/ P 8T 1/ P 9GND10V C C20P 19P 18P 17P 16P 15P 14P 13P 12P 1189 C 20 51V C C 1R S TS C L KI / OV C C 2X1X2GNDD S 1 3 0 2+ 5V20pF20pF3 2 .7 6 8 K H z+ 5V330Ω330Ω39Ω0 .0 1 u F100Ω+ 5 V7404M O C 3 0 2 11246~ 2 2 0 VB T 1 3 1B A T T E R Y3 . 6 VW D OR E S E TW D IMRV C CGNDM A X 8 1 3 L+ 5VD220nFVIVOGND220nFL M 7 8 0 5123V C C+ 5 V~ 2 2 0 VD1D210V+1 K Ω+ 5 VD3D41 .5 K Ω+ 5 VL M 3 1 1 圖 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖 16 時(shí)鐘芯片的接口設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)利用單片機(jī) 89C2051和時(shí)鐘芯片 DS1302進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于定時(shí)控制照明燈具的啟停。 該形式的鍵盤，每個(gè)按鍵開關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識(shí)別鍵碼。 有線通信 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 8 1． 4 本章小結(jié) 本章介紹了 照明控制系統(tǒng)在智能樓宇中的應(yīng)用、發(fā)展以及所使用的主要專業(yè)技術(shù)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu) 成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體與裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。 40 致謝 25 照 明啟?？刂?程序設(shè)計(jì) 20 本章小結(jié) 6 有線通信技 術(shù) 文中詳細(xì)地描述了控制電路的設(shè)計(jì)過程，包括：鍵盤與 LED 顯示電路、 RS485 通信電路、無線數(shù)傳電路、 照明 燈控制電路以及看門狗電路等 。 14 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計(jì) 22 5 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì) 33 單獨(dú)定時(shí)控制程序設(shè)計(jì) 41 參考文獻(xiàn) 1． 1 單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù) 電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和領(lǐng)域，它起到了越來越重要的作用。正因?yàn)?RS485 的遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)（ 32個(gè)）、可以自行定義 協(xié)議以及傳輸線成本低的特性，使得 EIA RS485 成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標(biāo)準(zhǔn)。 軟件設(shè)計(jì)的方法 與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采用 51系列單片機(jī)，因此使用 Keil C語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)。 13 第三章 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的硬件 電路 設(shè)計(jì) 3． 1 主控制器的電路設(shè)計(jì) 主控制器 采用 AT89C51單片機(jī) 作 為微處理器， AT89C51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。 （ 3） 看門狗定時(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 15 出 “喂狗”信號(hào) ， WDO跳變?yōu)榈碗娖剑捎?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， 看門狗定時(shí)器清零， WDO又恢復(fù)成高電 平。 DS1302由兩者中的較大者供電。 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 18 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。 該模塊的通信信道是半雙工的，最適合點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式。 （ 7） 多信道，多速率。 （ 14） 看門狗實(shí)時(shí)監(jiān)控。 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的鍵盤采用的是 4 4矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上 。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)的控制程序流程圖如圖 。 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中，將定時(shí)器 1的溢出定為 1/20200秒，每 10次脈沖輸出一個(gè) 2KHz頻率。如果在傳送過程中置 RST為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。如果地址不同，則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)， SM2位不變。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)。 DA1302的控制字如表 41所示。 開 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 地 址 給 從 機(jī)返 回YN接 收 從 機(jī) 返 回 的 地 址兩 個(gè) 地 址 相 符 嗎發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 給 從 機(jī) 送 顯 錯(cuò) 誤 信 息 “ 0 E ”YN 圖 單獨(dú) 啟停 控制主機(jī)程序流程圖 30 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機(jī) 發(fā) 送 的 地 址與 本 機(jī) 地 址 相 符 嗎接 收 主 機(jī) 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 打 開 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向 主 機(jī) 發(fā) 送 本 機(jī) 地 址 圖 單獨(dú) 啟停 控制從機(jī)程序流程圖 照明亮度控制程序設(shè)計(jì) 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。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。 （ 3） 利用 增 值 、減 值 鍵控制照明燈具的亮 度。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。 （ 12） 高可靠性，體積小、重量輕。在視距情況下，天線高度 3米，可靠傳輸距 離 300m。從機(jī)使用單片機(jī)的 MAX485的工作狀態(tài)，平時(shí)置 ，使從機(jī)串行口處于偵聽狀態(tài) 。 使用 PWM方法 進(jìn)行可控硅控制時(shí)，調(diào)制頻率不能低于市電頻率，因?yàn)楫?dāng)頻率低于 50Hz時(shí)，超過了人眼視覺暫留效應(yīng)， 用于調(diào)光將產(chǎn)生閃爍的現(xiàn)象。對(duì) DS1302的每一次讀寫需 16個(gè)時(shí)鐘脈沖，前 8個(gè)脈沖輸入操作地址和讀寫命令。 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，與 AT89C51的接口電路如圖 。分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖 。 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。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。 37 無線數(shù)傳通信程序設(shè)計(jì) 30 全部亮度控制程序設(shè)計(jì) 16 零點(diǎn)檢測(cè)與可控硅控制電路的設(shè)計(jì) 9 系統(tǒng)性能指標(biāo)與技術(shù)要求 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)。 1 Abstract 9 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 16 RS485通信電路的設(shè)計(jì) 37 從機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì) 照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過手動(dòng)開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。 9 第二章 基于單片機(jī)的照 明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架與性能 2． 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計(jì)。 主 控 制 器 無 線 數(shù) 傳 模 塊分 控 制 器無 線 數(shù) 傳 模 塊分 控 制 器 無 線 數(shù) 傳 模 塊 圖 無線數(shù)傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng) 的主控制器通過 RS485 總線或無線數(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。由單片機(jī)的 ～ BCD碼，經(jīng) 7447芯片后，翻譯成 7段數(shù)碼管 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g相應(yīng)的段 ，并 輸出 點(diǎn)亮數(shù)碼管相應(yīng)的段。 RST接在 ，此引腳為高電平時(shí)，選中該芯片，可對(duì)其進(jìn)行操作。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(hào)的占空比來控制可控硅的導(dǎo)通角 。 在進(jìn)行通信時(shí) 只需要一個(gè)信號(hào)控制 MAX485的接收和發(fā)送即可。基于 FSK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。 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。 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 與 無線數(shù)傳通信程序等。鍵盤掃描程序的流程圖如圖 。主機(jī)由 AT89C51單片機(jī)充當(dāng)，從機(jī)為 AT89C2051單片機(jī)。只有 SM2=0的從機(jī)才能接收到主機(jī)發(fā)送的信息。 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 。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）。 主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，按照表 42的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸。 全部定時(shí)控制 程序 設(shè)計(jì) 在全部定時(shí)控制系統(tǒng)中是通過主控制器向所有的分控制器發(fā)送廣播地址，分控制器在收到廣播地址后，使自己處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，然后主控制器向 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送時(shí)間數(shù)據(jù)信息，分控制器在收到時(shí)間數(shù)據(jù)后寫入 DS1302芯片，等到設(shè)定時(shí)間到達(dá)后，單片機(jī)發(fā)出命令關(guān)閉照明燈。在主控制器鍵盤上 每次按增值與減值鍵改變占空比的值 就可以 控制燈泡的亮度。 單片機(jī)的工作方式同全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)。 LED數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖 。如果所有 的四根行線都沒有信號(hào)，那么就把第一根列線置低，把第二根列線置高，再一次檢測(cè)行線有沒有信號(hào)，然后依次類推。系統(tǒng)的主控制 22 器和分控制器分別是以 AT89C51與 AT89C2051單片機(jī)為基礎(chǔ)，按照所要求的功能配上相應(yīng)的外圍電路。 （ 8） 雙串口， 3種接口方