【文章內(nèi)容簡介】 時(shí) 間 關(guān) 燈 。 在 確 保 室 內(nèi) 正 常 照 明 同 時(shí) ， 可 有 效 防 止 無 人 燈（ 無 人 時(shí) 開 燈 ） ﹑ 無 效 燈 （ 光 線 亮 時(shí) 開 燈 ） 、 無 限 燈 （ 休 息 時(shí) 間 開 燈 ） ， 從 而 達(dá) 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(guān) 系 表信 號(hào) 室 內(nèi) 光 信 號(hào) 人 體 信 號(hào) 時(shí) 鐘 信 號(hào)參 數(shù) 自 然 光 照 度 人 體 作 息 時(shí) 間電 燈 的 開 關(guān) 狀 態(tài)強(qiáng) 無 休 息 斷強(qiáng) 無 上 課 斷強(qiáng) 有 休 息 斷強(qiáng) 有 上 課 斷弱 無 休 息 斷弱 無 上 課 斷邏輯狀態(tài)弱 有 休 息 斷89C51看門狗晶 振 時(shí) 鐘 電 路光 信 號(hào) 采 集 電 路 人 體 信 號(hào) 采 集 電 路可 控 硅 控 制 電 路第 一 章 概 述弱 有 上 課 合如 果 假 設(shè) ： 室 內(nèi) 光 線 強(qiáng) 度 為 A： 光 線 弱 時(shí) A=1， 光 線 強(qiáng) 時(shí) A=0；人 體 信 號(hào) 為 B： 有 人 時(shí) B=1， 無 人 時(shí) B=0；作 息 時(shí) 間 為 C： 上 課 時(shí) C=1， 休 息 時(shí) C=0；電 燈 開 關(guān) 狀 態(tài) 為 D： 合 時(shí) D=1， 斷 開 時(shí) D=0。則 表 11 可 以 轉(zhuǎn) 化 為 表 12。表 12 系 統(tǒng) 邏 輯 真 值 表信 號(hào) 室 內(nèi) 光 信 號(hào) 人 體 信 號(hào) 時(shí) 鐘 信 號(hào)參 數(shù) 自 然 光 信 號(hào) 人 體 作 息 時(shí) 間電 燈 的 開 光 狀 況符 號(hào) 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(dá) 式 為 ： D=ABC第 二 章 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn)第 二 章 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 硬 件 總 述系 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 、 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 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(jī) 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(chǔ) 器 ， 128 字 節(jié) 內(nèi) 部 RAM， 15 個(gè)I／ O 口 線 ， 兩 個(gè) 16 位 定 時(shí) ／ 計(jì) 數(shù) 器 ， —個(gè) 5 向 量 兩 級(jí) 中 斷 結(jié) 構(gòu) ， 一 個(gè) 全 雙 工 串 行 通信 口 。 主 控 制 機(jī) 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 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 。AT89C51從 機(jī) 1從 機(jī)n常 州 工 學(xué) 院 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文主 控 制 器 系 統(tǒng) 的 外 圍 接 口 電 路 由 鍵 盤 、 數(shù) 碼 顯 示 及 驅(qū) 動(dòng) 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 。圖 22 主 控 制 器 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 原 理 圖 鍵 盤 的 接 口 設(shè) 計(jì)鍵 盤 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 有 兩 種 ， 即 獨(dú) 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(guān) ， 第 四 行 為 增 值 、 減 值 、 定 時(shí) 、 確 認(rèn) 。 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 。 矩 陣 鍵 盤 的 列 線 從 左 到 右 分 別 與 單 片 機(jī) 的、 、 、 相 連 ， 矩 陣 鍵 盤 的 行 線 從 上 到 下 分 別 與、 、 、 相 連 。 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 出 信 號(hào) ， 并 通 過 鍵 盤 掃 描 程 序 對(duì) 鍵 盤 進(jìn) 行 掃 描 ， 以 識(shí) 別 被 按 鍵 的 行 、列 位 置 。 LED 數(shù) 碼 顯 示 的 接 口 設(shè) 計(jì)數(shù) 碼 顯 示 與 驅(qū) 動(dòng) 電 路 由 74LS138 譯 碼 器 、 7447 TTL BCD7 段 高 有 效 譯 碼 器 /驅(qū) 動(dòng)INT113RXD 10TXD 11XTAL218XTAL119T014 21 22 23 24 25 26 27 28 32 33 34 35 36 37 38 39T11589C51INT012RESET9RD17WR16EA/VPP31ALE/P 30PSEN 29VCC 40GND20 abcdefgABCD7447 100Ω 7 D4A10154RBIRBOLT GNDVCC30pF30pF12MHzD3 D2 D1VCC+5VABCVCCG2AG2BY0Y1Y2Y3 474LS138WDORESETWDIMRVCCGNDMAX813L+5V+5V1 2 3 45 6 7 89 0 關(guān) 關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)↓↑+5V關(guān)第 二 章 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn)器 、 4 個(gè) 數(shù) 碼 管 以 及 5 個(gè) A1015 三 極 管 組 成 。 由 單 片 機(jī) 的 ～ 口 輸 出 的 四 位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 。 單 片 機(jī) 的 、 口 輸 出 的 信 號(hào) 經(jīng) 74LS138 譯 碼 器 后 產(chǎn) 生的 高 電 平 信 號(hào) 加 在 A1015 三 極 管 的 基 極 ， 控 制 三 極 管 的 導(dǎo) 通 ， 從 而 起 到 對(duì) 相 應(yīng) 數(shù) 碼 管的 選 通 作 用 。 4 個(gè) 7 段 數(shù) 碼 管 都 被 接 成 共 陽 極 方 式 。 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 所 示 。 MR 與 WDO 經(jīng) 過 一 個(gè) 二 極 管 連 接 起 來 ， WDI 接 單 片機(jī) 的 口 ， RESET 接 單 片 機(jī) 的 復(fù) 位 輸 入 腳 RESET， MR 經(jīng) 過 一 個(gè) 復(fù) 位 按 鈕 接 地 。 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 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 。 （ 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 + 以 下 時(shí) ， RESET 輸 出 高 電 平 ， 對(duì) 單 片 機(jī) 進(jìn) 行 復(fù) 位 。 （ 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 出 “喂 狗 ”信 號(hào) ， WDO跳 變 為 低 電 平 ， 由 于 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 。（ 4） 手 動(dòng) 復(fù) 位 ： 如 果 需 要 對(duì) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 手 動(dòng) 復(fù) 位 ， 只 要 按 下 手 動(dòng) 復(fù) 位 按 鈕 ， 就 能 對(duì) 系統(tǒng) 進(jìn) 行 有 效 的 復(fù) 位 。 分 控 制 器 的 電 路 設(shè) 計(jì) 常 州 工 學(xué) 院 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文圖 23 分 控 制 器 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 原 理 圖分 控 制 器 采 用 低 檔 型 的 AT89C2051 單 片 機(jī) 作 為 微 處 理 器 ， AT89C2051 也 是 美 國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) 簡單 、 性 價(jià) 比 較 高 等 特 點(diǎn) 。RS485 通 信 電 路 的 設(shè) 計(jì)在 各 種 分 布 式 集 散 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 往 往 采 用 一 臺(tái) 單 片 機(jī) 作 為 主 機(jī) ， 多 個(gè) 單 片 機(jī) 作 為 從機(jī) ， 主 機(jī) 控 制 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 運(yùn) 行 ； 從 機(jī) 采 集 信 號(hào) ， 實(shí) 現(xiàn) 現(xiàn) 場 控 制 ； 主 機(jī) 和 從 機(jī) 之 間 通 過總 線 相 連 ， 如 圖 24 所 示 。 主 機(jī) 通 過 TXD 向 各 個(gè) 從 機(jī) （ 點(diǎn) 到 點(diǎn) ） 或 多 個(gè) 從 機(jī) （ 廣 播 ）發(fā) 送 信 息 ， 而 各 個(gè) 從 機(jī) 也 可 以 向 主 機(jī) 發(fā) 送 信 息 ， 但 從 機(jī) 之 間 不 能 自 由 通 信 ， 其 必 須 通過 主 機(jī) 進(jìn) 行 信 息 傳 遞 。圖 24 單 片 機(jī) 多 機(jī) 通 信 連 線 圖多 機(jī) 通 信 時(shí) ， 為 了 保 證 通 信 的 可 靠 性 ， 在 點(diǎn) 到 點(diǎn) 通 信 時(shí) ， 采 用 了 尋 址 技 術(shù) ， 即 主 機(jī)先 發(fā) 送 一 幀 地 址 信 息 給 各 個(gè) 從 機(jī) ， 各 從 機(jī) 接 收 到 主 機(jī) 發(fā) 來 的 地 址 信 息 后 ， 便 與 本 機(jī) 的地 址 號(hào) 相 比 較 。 若 相 同 ， 則 開 始 與 主 機(jī) 的 通 信 ； 若 不 同 ， 則 不 理 睬 主 機(jī) 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù) 信息 ， 也 不 向 主 機(jī) 發(fā) 送 信 息 。多 機(jī) 通 信 時(shí) ， 單 片 機(jī) 的 串 行 口 只 能 工 作 在 方 式 3。 此 時(shí) 單 片 機(jī) 發(fā) 送 或 接 收 的 一幀 信 息 都 是 11 位 ， 1 位 起 始 位 、 9 位 數(shù) 據(jù) 位 、 1 位 停 止 位 ， 其 中 第 9 位 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 或 接收 是 通 過 TB8 或 RB8 實(shí) 現(xiàn) 的 。 當(dāng) 主 機(jī) 發(fā) 送 地 址 信 息 時(shí) ， 使 TB8=1， 所 有 SM2=1 的 從 機(jī)都 將 產(chǎn) 生 中 斷 ， 接 收 此 地 址 信 息 進(jìn) 行 比 較 ， 其 中 被 主 機(jī) 呼 叫 的 從 機(jī) 的 SM2 位 被 清 “0”；主 機(jī) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 信 息 時(shí) ， 使 TB8=0， 僅 有 SM2=0 的 從 機(jī) 才 將 產(chǎn) 生 中 斷 ， 接 收 主 機(jī) 發(fā) 來 的主 機(jī)RXD TXDRXD TXD從 機(jī) 1RXD TXD RXD TXD從 機(jī) n……第 二 章 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn)命 令 或 數(shù) 據(jù) 信 息 ， 其 余 從 機(jī) 不 予 理 睬 。針 對(duì) RS232 的 不 足 ， 出 現(xiàn) 了 新 的 串 行 數(shù) 據(jù) 接 口 標(biāo) 準(zhǔn) RS422， 它 采 用 平 衡 驅(qū) 動(dòng) 和 差分 接 收 的 方 法 ， 從 根 本 上 消 除 了 地 波 和 共 模 電 磁 波 的 干 擾 。 發(fā) 送 端 相 當(dāng) 于 兩 個(gè) 單 端 驅(qū)動(dòng) 器 ， 發(fā) 送 同 一 個(gè) 信 號(hào) 時(shí) ， 其 中 一 個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 器 的 輸 出 永 遠(yuǎn) 是 另 一 個(gè)