【文章內容簡介】 的 工 作 時 間 ， 節(jié) 省 了 不 必 要的 能 源 開 支 ， 也 延 長 了 燈 具 的 壽 命 。 改 善 工 作 環(huán) 境 ， 提 高 工 作 效 率 良 好 的 工 作 環(huán) 境 是 提 高 工 作 效 率 的 一 個 必 要 條 件 。 合 理 地 選 用 光 源 、 燈 具 及 性 能優(yōu) 越 的 照 明 控 制 系 統(tǒng) ， 都 能 提 高 照 明 質 量 。 智 能 照 明 控 制 系 統(tǒng) 具 有 開 關 和 調 光 兩 種 控制 方 法 ， 可 以 有 效 地 控 制 各 種 照 明 場 所 的 平 均 照 度 值 ， 從 而 提 高 照 度 均 勻 性 。 同 時 ，系 統(tǒng) 能 根 據(jù) 不 同 的 時 間 段 ， 人 們 的 不 同 需 要 ， 自 動 調 節(jié) 照 度 。 常 州 工 學 院 計 算 機 學 院 畢 業(yè) 設 計 論 文3 提 高 管 理 水 平 智 能 照 明 控 制 系 統(tǒng) 是 以 自 動 控 制 為 主 、 人 工 控 制 為 輔 的 系 統(tǒng) 。 在 一 般 的 情 況 下 ，不 需 要 有 人 的 參 與 ， 照 明 系 統(tǒng) 自 動 實 現(xiàn) 開 關 和 調 光 功 能 ， 既 大 大 減 少 了 管 理 人 員 的 數(shù)量 ， 也 排 除 了 由 于 人 為 因 素 而 出 現(xiàn) 的 不 定 時 開 關 ， 影 響 學 校 的 正 常 教 學 、 生 活 秩 序 的情 況 。 較 好 的 投 資 收 益 效 果 智 能 照 明 控 制 系 統(tǒng) 在 節(jié) 能 和 節(jié) 省 燈 具 使 用 的 同 時 ， 有 效 節(jié) 省 了 電 費 與 管 理 費 用 的支 出 。 根 據(jù) 一 般 的 辦 公 大 樓 運 營 的 經 驗 來 看 ， 節(jié) 能 效 果 能 達 到 40％ 以 上 ， 一 般 的 商 場 、酒 店 、 地 鐵 站 等 節(jié) 能 效 果 也 能 達 到 25％ ～ 30％ 。 系 統(tǒng) 設 計 系 統(tǒng) 設 計 要 點系 統(tǒng) 設 計 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 性 能 ，將 硬 件 和 軟 件 分 開 設 計 。硬 件 設 計 部 分 包 括 電 路 原 理 圖 、 合 理 選 擇 元 器 件 、 繪 制 線 路 圖 ， 然 后 對 硬 件 進 行調 試 、 測 試 ， 以 達 到 設 計 要 求 。 硬 件 電 路 是 采 用 結 構 化 系 統(tǒng) 設 計 方 法 ， 該 方 法 保 證 設計 電 路 的 標 準 化 、 模 塊 化 。 硬 件 電 路 的 設 計 最 重 要 的 選 擇 用 于 控 制 的 單 片 機 ， 并 確 定與 之 配 套 的 外 圍 芯 片 ， 使 所 設 計 的 系 統(tǒng) 既 經 濟 又 高 性 能 。 硬 件 電 路 設 計 還 包 括 輸 入 輸出 接 口 設 計 ， 畫 出 詳 細 電 路 圖 ， 標 出 芯 片 的 型 號 、 器 件 參 數(shù) 值 ， 根 據(jù) 電 路 圖 在 仿 真 機上 進 行 調 試 ， 發(fā) 現(xiàn) 設 計 不 當 及 時 修 改 ， 最 終 達 到 設 計 目 的 。軟 件 設 計 部 分 ， 首 先 在 總 體 設 計 中 完 成 系 統(tǒng) 總 框 圖 和 各 模 塊 的 功 能 設 計 ， 擬 定 詳細 的 工 作 計 劃 ； 然 后 進 行 具 體 設 計 ， 包 括 各 模 塊 的 流 程 圖 ， 選 擇 合 適 的 編 程 語 言 和 工具 ， 進 行 代 碼 設 計 等 ； 最 后 是 對 軟 件 進 行 調 試 、 測 試 ， 達 到 所 需 功 能 要 求 。 軟 件 設 計的 方 法 與 開 發(fā) 環(huán) 境 的 選 取 有 著 直 接 的 關 系 ， 本 系 統(tǒng) 由 于 是 采 用 51 系 列 單 片 機 。 本 系統(tǒng) 軟 件 設 計 采 用 模 塊 化 系 統(tǒng) 設 計 方 法 ， 先 編 寫 各 個 功 能 模 塊 子 程 序 ， 然 后 進 行 組 合 與調 整 ， 經 過 調 試 后 ， 達 到 設 計 功 能 要 求 。 系 統(tǒng) 設 計 思 路系 統(tǒng) 的 結 構 主 要 由 三 部 分 組 成 ： （ 1） 上 位 機 系 統(tǒng) ； （ 2） 下 位 機 系 統(tǒng) ； （ 3） 通信 系 統(tǒng) 。 這 三 部 分 共 同 完 成 了 主 控 制 器 通 過 有 線 通 信 方 式 與 分 控 制 器 進 行 信 息 交 換 ，達 到 控 制 照 明 燈 具 的 目 的 。 有 線 通 信 系 統(tǒng) 的 結 構 框 圖 如 圖 所 示 。1． 通 信 系 統(tǒng)該 多 機 通 信 系 統(tǒng) 采 用 RS485 半 雙 工 主 從 式 通 信 系 統(tǒng) ， 主 機 可 以 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 或 命 令 到從 機 ， 從 機 主 要 負 責 對 分 布 的 照 明 燈 具 進 行 控 制 ， 用 中 斷 的 方 式 接 收 主 機 發(fā) 來 的 命 令第 一 章 概 述4或 數(shù) 據(jù) 并 做 出 回 應 。圖 11 有 線 通 信 系 統(tǒng) 結 構 框 圖2． 上 位 機 系 統(tǒng)系 統(tǒng) 的 主 控 制 器 通 過 RS485 總 線 將 數(shù) 據(jù) 或 命 令 發(fā) 送 給 分 控 制 器 ， 同 時 將 信 息 送 給數(shù) 碼 顯 示 單 元 進 行 顯 示 ， 并 有 看 門 狗 電 路 對 運 行 程 序 進 行 有 效 監(jiān) 視 。 主 控 制 器 硬 件 電路 結 構 如 圖 所 示 。 分 控 制 器 接 收 主 控 制 器 的 發(fā) 來 的 數(shù) 據(jù) 和 命 令 ， 通 過 可 控 硅 電 路對 照 明 燈 具 進 行 開 關 控 制 ， 并 且 利 用 實 時 時 鐘 芯 片 對 照 明 燈 具 進 行 定 時 開 關 控 制 。圖 12 主 控 制 器 硬 件 電 路 結 構 框 圖 位 機 系 統(tǒng)分 控 制 器 硬 件 電 路 結 構 如 圖 所 示 。 系 統(tǒng) 在 單 片 機 的 控 制 之 下 完 成 數(shù) 據(jù) 的 通 信 、顯 示 ， 同 時 能 夠 控 制 照 明 燈 具 ， 其 硬 件 電 路 只 是 系 統(tǒng) 的 實 施 工 具 ， 大 量 的 工 作 是 由 軟件 來 完 成 的 。 這 些 程 序 是 系 統(tǒng) 的 靈 魂 ， 是 負 責 完 成 硬 件 電 路 實 現(xiàn) 功 能 和 與 用 戶 交 互 的橋 梁 ， 是 維 護 系 統(tǒng) 正 常 工 作 的 工 具 。主 控 制 器RS485接 口分 控 制 器RS485接 口 分 控 制 器RS485接 口 分 控 制 器RS485接 口RS485總 線89C51晶 振鍵 盤 看 門 狗 數(shù) 碼 顯 示 及 驅 動 電 路通 信 接 口 電 路電 源常 州 工 學 院 計 算 機 學 院 畢 業(yè) 設 計 論 文5圖 13 分 控 制 器 硬 件 電 路 結 構 框 圖室 內 燈 光 控 制 系 統(tǒng) 可 以 根 據(jù) 作 息 時 間 、 氣 候 、 人 體 等 因 素 全 天 候 自 動 模 糊 控 制 室內 照 明 電 器 的 開 和 關 。 做 到 光 線 暗 時 開 燈 ， 雨 天 陰 天 時 開 燈 ， 無 人 時 關 燈 ， 光 線 亮 時關 燈 ， 晴 天 時 關 燈 ， 休 息 時 間 關 燈 。 在 確 保 室 內 正 常 照 明 同 時 ， 可 有 效 防 止 無 人 燈（ 無 人 時 開 燈 ） ﹑ 無 效 燈 （ 光 線 亮 時 開 燈 ） 、 無 限 燈 （ 休 息 時 間 開 燈 ） ， 從 而 達 到 節(jié) 電目 的 。根 據(jù) 上 述 要 求 ， 可 以 畫 出 控 制 系 統(tǒng) 邏 輯 功 能 表 ， 如 表 11 所 示 。表 11 系 統(tǒng) 邏 輯 關 系 表信 號 室 內 光 信 號 人 體 信 號 時 鐘 信 號參 數(shù) 自 然 光 照 度 人 體 作 息 時 間電 燈 的 開 關 狀 態(tài)強 無 休 息 斷強 無 上 課 斷強 有 休 息 斷強 有 上 課 斷弱 無 休 息 斷弱 無 上 課 斷弱 有 休 息 斷邏輯狀態(tài)弱 有 上 課 合如 果 假 設 ： 室 內 光 線 強 度 為 A： 光 線 弱 時 A=1， 光 線 強 時 A=0；人 體 信 號 為 B： 有 人 時 B=1， 無 人 時 B=0；作 息 時 間 為 C： 上 課 時 C=1， 休 息 時 C=0；電 燈 開 關 狀 態(tài) 為 D： 合 時 D=1， 斷 開 時 D=0。則 表 11 可 以 轉 化 為 表 12。89C51看門狗晶 振 時 鐘 電 路光 信 號 采 集 電 路 人 體 信 號 采 集 電 路可 控 硅 控 制 電 路第 一 章 概 述6表 12 系 統(tǒng) 邏 輯 真 值 表信 號 室 內 光 信 號 人 體 信 號 時 鐘 信 號參 數(shù) 自 然 光 信 號 人 體 作 息 時 間電 燈 的 開 光 狀 況符 號 A B C D0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 0邏輯狀態(tài)1 1 1 1由 上 述 的 真 值 表 可 得 出 系 統(tǒng) 邏 輯 函 數(shù) 表 達 式 為 ： D=ABC第 二 章 硬 件 電 路 設 計 與 實 現(xiàn)7第 二 章 硬 件 電 路 設 計 與 實 現(xiàn) 系 統(tǒng) 硬 件 總 述系 統(tǒng) 以 單 片 微 型 計 算 機 為 核 心 外 加 多 種 接 口 電 路 組 成 ， 共 有 六 個 主 要 部 分 ：AT89C51 芯 片 、 光 信 號 采 集 電 路 、 人 體 信 號 采 集 電 路 、 時 鐘 控 制 電 路 DS1288 輸 出控 制 電 路 、 定 時 監(jiān) 視 器 電 路 ， 如 圖 21 所 示 。圖 21 系 統(tǒng) 硬 件 總 述 圖 CPU 性 能 介 紹本 系 統(tǒng) 采 用 了 ATMEL 公 司 MCS51 系 列 單 片 機 中 的 AT89C51 芯 片 ， 它 是 低 壓 高 性能 CMOS 8 位 微 處 理 器 ， 帶 有 4k 字 節(jié) Flash 閃 速 存 儲 器 ， 128 字 節(jié) 內 部 RAM， 15 個I／ O 口 線 ， 兩 個 16 位 定 時 ／ 計 數(shù) 器 ， —個 5 向 量 兩 級 中 斷 結 構 ， 一 個 全 雙 工 串 行 通信 口 。 主 控 制 機 電 路 設 計主 控 制 器 采 用 AT89C51 單 片 機 作 為 微 處 理 器 ， AT89C51 是 美 國 ATMEL 公 司 生 產 的低 電 壓 、 高 性 能 CMOS 8 位 單 片 機 ， 片 內 含 4K bytes 的 可 反 復 擦 寫 的 Flash 只 讀 程 序存 儲 器 和 128 bytes 的 隨 機 存 取 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 （ RAM） ， 器 件 采 用 ATMEL 公 司 的 高 密 度 、非 易 失 性 存 儲 技 術 生 產 ， 兼 容 標 準 MCS51 指 令 系 統(tǒng) ， 片 內 置 通 用 8 位 中 央 處 理 器（ CPU） 和 Flash 存 儲 單 元 。主 控 制 器 系 統(tǒng) 的 外 圍 接 口 電 路 由 鍵 盤 、 數(shù) 碼 顯 示 及 驅 動 電 路 、 晶 振 、 看 門 狗 電 路 、通 信 接 口 電 路 等 幾 部 分 組 成 。 主 控 制 器 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 原 理 圖 如 圖 22 所 示 。AT89C51從 機 1從 機n常 州 工 學 院 計 算 機 學 院 畢 業(yè) 設 計 論 文8圖 22 主 控 制 器 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 原 理 圖 鍵 盤 的 接 口 設 計鍵 盤 的 結 構 形 式 有 兩 種 ， 即 獨 立 式 按 鍵 和 矩 陣 式 鍵 盤 。 本 系 統(tǒng) 使 用 的 是 44 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 、關 ， 第 四 行 為 增 值 、 減 值 、 定 時 、 確 認 。 該 形 式 的 鍵 盤 ， 每 個 按 鍵 開 關 位 于 行 列 的 交叉 處 ， 采 用 逐 行 掃 描 的 方 法 識 別 鍵 碼 。 矩 陣 鍵 盤 的 列 線 從 左 到 右 分 別 與 單 片 機 的、 、 、 相 連 ， 矩 陣 鍵 盤 的 行 線 從 上 到 下 分 別 與、 、 、 相 連 。 每 當 按 下 一 個 鍵 時 ， 對 應 的 行 線 與 列 線 就 會 連 通 ， 這樣 單 片 機 就 能 檢 測 出 信 號 ， 并 通 過 鍵 盤 掃 描 程 序 對 鍵 盤 進 行 掃 描 ， 以 識 別 被 按 鍵 的 行 、列 位 置 。 LED 數(shù) 碼 顯 示 的 接 口 設 計數(shù) 碼 顯 示 與 驅 動 電 路 由 74LS138 譯 碼 器 、 7447 TTL BCD7 段 高 有 效 譯 碼 器 /驅 動器 、 4 個 數(shù) 碼 管 以 及 5 個 A1015 三 極 管 組 成 。 由 單 片 機 的 ～ 口 輸 出 的 四 位BCD 碼 ， 經 7447 芯 片 后 ， 翻 譯 成 7 段 數(shù) 碼 管 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 相 應 的 段 ， 并 輸 出點 亮 數(shù) 碼 管 相 應 的 段 。 單 片 機 的 、 口 輸 出 的 信 號 經 74LS138 譯 碼 器