【正文】 ............................................................................................................. 27 硬件調(diào)試 系統(tǒng)采用了分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 RS485 總線通信， 通過軟件的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了沒有主從機(jī)的通信方式， 安裝、使用方便，運(yùn)行可靠，擴(kuò)展靈活，可廣泛應(yīng)用于 家庭、企業(yè)等場(chǎng)合 ，具有較好的應(yīng)用前景 。 串行通信 串行通信是指 使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸， 先由具有幾位總線的計(jì)算機(jī)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備，將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并 串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式，再逐位經(jīng) 傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式，以供接收方使用。 ③ 20mA 電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)。 ⑵ 波特率，波特率是指每秒傳輸?shù)姆?hào)數(shù)，若每個(gè)符號(hào)所含的信息量為 1 比特，則波特率等于比特率。在一個(gè)有效字符正式發(fā)送前，發(fā)送器先發(fā)送一個(gè)起始位，然后發(fā)送有效字符位，在字符結(jié)束時(shí)再發(fā)送一個(gè)停止位，起始位至停止位構(gòu)成一幀。這樣就可以避免噪聲干擾引起的誤操作，從而刪除假的起始位。 可選用控制器主要有 FPGA、 PLC、單片機(jī)兩類， 它們各有自己的有缺點(diǎn)。 由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)。故傳輸信號(hào)在千米之外都是可以恢復(fù)。所以最終 本系統(tǒng)采用RS485 的總線形式 。 P2 口是高 8位地址 A8～A15 的地址總線，但也可作一般的 I/O 口。只需要一個(gè)信號(hào)控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可。本設(shè)計(jì)中 ～ 分別與八個(gè) LED 燈 相接， 構(gòu)成 控制輸出 部分，用來 控制當(dāng)前所 控制 照明燈的亮滅狀態(tài) 。 復(fù)位電路如 下 圖 所示 : 電容值： 10uF，電阻值： 圖 復(fù)位電路 上電復(fù) 位電路電容器充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。其中前 8位為地址，第 9位為地址 /數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位。 89S51 串行通信的波特率由定時(shí)器 T1 的益出率獲得（僅指串行口方 式 方式 3）。 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電路原理圖 的設(shè)計(jì)主要是 protel 99 se 的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced Schematic）來繪制一張電路原理圖。由于自己親手制作了板子，我得到了很多的經(jīng)驗(yàn)。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，只有一個(gè)連接點(diǎn)。在將所有的虛焊點(diǎn)進(jìn)行了重焊之后整個(gè)硬件電路最終能正常工作了。 ⑷ 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 。這樣，不但美觀，而且裝焊容易。 系統(tǒng) PCB 板的設(shè)計(jì) 電路原理圖設(shè)計(jì)好以后， PCB 板的設(shè)計(jì)也是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。 (4)單片機(jī)應(yīng)用程序的燒寫， 用專用的單片機(jī)燒寫器可將編譯過的二進(jìn)制源程序文件寫入單片機(jī) (F1ashROM)芯片內(nèi)。波特率越高，要求傳輸通道的頻帶越寬。只有雙方遵守了這些規(guī)定，才能正確交換信息和數(shù)據(jù)。圖中， 兩個(gè) 電容 C C3 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 2030pF。在設(shè)計(jì)中 ～ 接上一個(gè)排阻作為上拉電阻然后再分別與 LED 燈相連，用于顯示當(dāng)前 所選 的照明燈的狀態(tài)。其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。它們都是雙向通道，每一條 I/O 線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。 CANbus 基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率、高抗電磁干擾性而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。 方案二： 采用 RS485。由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛 。 當(dāng)接收到信息時(shí)則進(jìn)行中斷，然后判斷是否是 選擇本機(jī)的地址，是則進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)志設(shè)定，不是則返回主程序中繼續(xù)偵聽總線信息。經(jīng)過一段隨機(jī)時(shí)間間隔之后，又進(jìn)行下一個(gè)字符的傳送過程。在同步通信時(shí)，波特率因子 n 必須等于 1。 圖 曼徹斯特編碼 標(biāo)準(zhǔn) ② 堪薩斯城標(biāo) 準(zhǔn)，它的數(shù)據(jù)形式如圖 所示。出現(xiàn)在傳輸線上的 mark/space 的 串行數(shù)據(jù)形式如圖 所示。 缺點(diǎn) ： 并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)向來是提高數(shù)據(jù)傳輸率的重要手段，但是，進(jìn)一步發(fā)展卻遇到了障礙。這給 當(dāng)今講究效率的 生活 方式 帶來了諸多不便。 AT89S52。假如房間較大，樓層較高，則必須步行到每個(gè)樓層和房間進(jìn)行照明燈的關(guān)斷或者開啟 ,這給當(dāng)今講究效率的生活方式帶來了諸多不便 。重點(diǎn)闡述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、相關(guān)電路模塊設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)擴(kuò)展。在通信領(lǐng)域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)通信方式： 并行 通信 和 串行通信 。 缺點(diǎn)： 數(shù)據(jù)傳輸速度低。 ① 曼徹斯特編碼標(biāo)準(zhǔn)，它的數(shù)據(jù)形式如圖 所示。 ⑴ 發(fā)送時(shí)鐘 第 6 頁 共 46 頁 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存 器，然后在發(fā)送時(shí)鐘的控制下，將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。數(shù)據(jù)位究竟是幾位，可由硬件或軟件來設(shè)定。 ⑷ 如果停止位采樣正確（為 1），則字符被接收，并由暫存器裝入寄存器。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，、用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。由于 AT89S51 單片機(jī) 是在 8031 的基礎(chǔ)上推出的增強(qiáng)型產(chǎn)品，并提高了芯片的集成度，因此在性能上大為提高，增加了多種片內(nèi)硬件功能，并擴(kuò)展了功能單元的種類和數(shù)量。RS485 總線上只能有一個(gè)主機(jī)，往往應(yīng)用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。 其中 89S51 的封裝管腳如圖 所示。上電復(fù)位是利用電容的充放電來實(shí)現(xiàn)。 MAX485 的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制 , 可以實(shí)現(xiàn)最高 的傳輸速率。 晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 （ 4） 共模輸入電壓范圍為 7V~+12V； （ 5） 工作電流范圍為： 120uA~500uA。 （ 5）主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)先判斷數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志（ RB8），若 RB8=1，則表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。 按鍵 的檢測(cè) 和數(shù)據(jù)的傳送 是采用查詢方式， 地址和命令的判別 采用 中斷處理。這時(shí)可以通過加載元件庫的方法來實(shí)現(xiàn)元件的載入 （ 4） 置元件 在加載的元件庫中取出所需的元件，并將元件放入工作面板中。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。 一般 PCB 布線有以下規(guī)定： ⑴ 輸入輸出端用的導(dǎo)線盡量避免相鄰平， 以免產(chǎn)生反射干擾。 硬件調(diào)試 在印制電路板工作完成之后，在電路板實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求的功能前，我對(duì)的硬件電路板進(jìn)行了反復(fù)調(diào)試，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進(jìn)行討論， 第 29 頁 共 46 頁 以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)。執(zhí)行的步驟是先檢測(cè)電容、電阻及導(dǎo)線是否短接。 ⑶ 電 源和地線的處理 。經(jīng)過調(diào)試之后和在同學(xué)的指導(dǎo)下，重新布局如下： ⑴ 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并且使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 （ 5） 進(jìn)行原理圖布線 利用 PROTEL 99 提供的各種工具和指令進(jìn)行布線，使用具有電氣意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、端口標(biāo)號(hào)和電器連接點(diǎn)將工作面板上的元件連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。 按照以上的軟件程序設(shè)計(jì)思想，畫出單片機(jī)程序的流程圖并根據(jù)流程圖寫出相應(yīng)的程序 ，具體程序見附錄 B。 （ 6）苦味主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，則從機(jī)在第 3步中比較地址相符后，從機(jī)令 SM2=0；同時(shí)把本站地址發(fā)回主機(jī)，作為應(yīng)答之后才能收到主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)。 電路如下圖 所示 ： 圖 串口電路 其中 REDE為使能端，接單片機(jī)的 引腳。 AT89S51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。所有器件都工作在 5V 單電源下。前者，將復(fù)位端通過電阻與 VCC 相接；后者，利用 RC 微分產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的目的。 ALU 部件含有 ALU 單元以及 第 14 頁 共 46 頁 累加器 Acc、寄存器 B、棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR、程序狀態(tài)字 PSW、暫時(shí)寄存器 TMPTMP2 等。 CAN 控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán) (取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符 )采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁方式競(jìng)爭(zhēng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN 協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點(diǎn)使得 CAN 總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間 的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。 （ 2）總線 標(biāo)準(zhǔn) 的選擇 方案一： 采用 RS232。 因此它的 抗 干 擾能力強(qiáng)，工作可靠，但其無法讀取外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。 第 9 頁 共 46 頁 2 燈控系統(tǒng) 的總體設(shè)計(jì) 家庭燈控 系統(tǒng)一般應(yīng)用于小范圍區(qū)域， 機(jī)與機(jī)之間沒有主從之分， 屬于一個(gè)典型的小范圍內(nèi)的分布式應(yīng)用。 ⑷ 停止位：停止位為 1位、 位或 2位，可有軟件設(shè)定。 ⑵ 接收時(shí)鐘 在接收串行數(shù)據(jù)時(shí)，接收時(shí)鐘的上升沿對(duì)接收數(shù)據(jù)采樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)位檢測(cè)，并將其移入接收器的移位寄存器中，最后組成并行數(shù)據(jù)輸出。從圖中可看出。當(dāng)并行口完成單詞 “advanced”的傳送任務(wù)時(shí)，串行口中僅傳送了這個(gè)單詞的首字母 “a”。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通過 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。 20 通信協(xié)議 ............................................................................................................................ 20 波特率的設(shè)置 .................................................................................................................... 20 單片機(jī)的軟件流程 5 串行通信的發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘 關(guān)鍵字 ： 通信 ； 家庭燈 ； AT89S52； MAX485 Abstract With the improvement of people39。 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)。s lifestyle. With the continuous development of science and technology, human society entered the electronic information age. Therefore , with modern hightech electronics and munications technology , this paper is designed home lighting control system . This paper’s design is according to the requirements of the design task and to determine the optimal design. The program to design a household lamp control system of simple, low cost and reliable performance characteristics. In the design there are many of panels connected to the bus in a family. The panels can municate with each other and it is an equal relationship ,there are not Host puter and Slave puter. According to the design, I designed and manufactured two prototypes for demonstration . and further prove that the design of practic