【文章內(nèi)容簡介】 D連接。單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊 SRWF1的電路連接如圖 。 R X DT X DR X DT X DV C CGNDS G N D8 9 C 5 18 9 C 2 0 5 1 S R W F 1+ 5 V 圖 單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊的連接 SRWF1模塊的特性 a） 微發(fā)射功率 :最大 10dbm（ 10mW）的發(fā)射功率。 b） .ISM頻段工作頻率，無需申請頻點(diǎn)。 載頻頻率 429438MHz，也可提供315/868/915MHz等載頻 。 c） 高抗干擾能力和低誤碼率?；?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，可得到實際誤碼率 105～ 106。 d） 完善的通訊協(xié)議。 e） 傳輸距離遠(yuǎn)。在視距情況下，天線高度 3米，可靠傳輸距離 300m。 f） 透明的數(shù)據(jù)傳輸。 提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 13 協(xié)議。自動過濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號及假數(shù)據(jù)（所發(fā)即所收）。 g） 多信道，多速率。 SRWF1型模塊標(biāo)準(zhǔn)配置提供 8個信道，根據(jù)用戶需要，可擴(kuò)展到 16/32信道，滿足用戶多種通信組合方式的需求。 SRWF1型模塊可提供1200bps、 2400bps、 4800bps、 9600bps、 19200bps等多種通信波特率，并且無線傳輸速率與接口波特率成正比，以滿足客戶設(shè)備對多種波特率的需要。 h） 雙串口， 3種接口方式。 SRWF1型模塊提供 2個串口 3種接口方式， COM1為TTL電平 UART接口。 COM2由用戶自定義為標(biāo)準(zhǔn)的 RS232/RS485接口（用戶只需要拔 /插短路器再上電即可改變接口類型）。 i） 高速無線通訊和大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 可 1次傳輸無限長度的數(shù)據(jù)，用戶編程更加靈活。 j） 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無需編制多余的程序 。 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型模塊能夠自動完成。 k） 低功耗及休眠功能。 接收電流 20mA，發(fā)射電流 40mA,休眠時電流僅為20uA。 l） 高可靠性，體積小、重量輕。 采用高性能單片處理器 ATMega8L,外圍電路少，可靠性高，故障率低。 m） 兩種接口收發(fā)等待時間。 可設(shè)置的接口等待時間使模塊既能用于高速用戶設(shè)備（如 DSP系統(tǒng)）也可適用低速系統(tǒng)（如 51系統(tǒng)）。 n） 看門狗實時監(jiān)控。 ATMega8L的看門狗監(jiān)控內(nèi)部功能，改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品 的可靠性。 4 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件是計算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計算機(jī)不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計算機(jī)中的地位，而在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，通過有線與無線串行通信程序來完成控制功能，通過軟件定義鍵盤功能，通過編程完成 LED數(shù)碼顯示等等，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。 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、照明河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 14 定時控制程序、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。本著軟件設(shè)計的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計方法來完成的。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法雖然是早期的程序設(shè)計方法，但該方法還一直被廣泛地使用。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計貫穿整個軟件設(shè)計過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。本照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖 人機(jī)交互程序設(shè)計 系統(tǒng)的人機(jī)交互程序設(shè)計，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。鍵盤用來輸入指令，發(fā)光數(shù)碼管用來顯示單片機(jī)的狀態(tài)，這是一個比較簡單的人機(jī)交互形式。 鍵盤掃描程序設(shè)計 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。一個 4 4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有 16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O口。 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端， 采用編程掃描工作方式的行掃描法，步驟如下： a)判斷是否有鍵按下。其實現(xiàn)方法是使端口 P1的高四位 所有的行輸出均為低電平，然后從端口 P1的低四位讀入列值。如果沒有鍵值按下，讀入的列值為 FH,如果有鍵按下，則不為 FH。 照明停啟控制 照明亮度控制 照明定時控制 人機(jī)交互 串行通信 照明控制系統(tǒng) 全 部啟?？刂? 單獨(dú)啟?？刂? 單獨(dú)亮度控制 全部亮度控制 單獨(dú)亮度控制 全部定時控制 LED數(shù)碼顯示 鍵盤掃描 無線數(shù)傳 RS 485 通信 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 15 b)若有鍵按下，則延時 10ms，再判斷是否確實有鍵按下。 c)若確實有鍵按下，則求出按下鍵的鍵值。其實現(xiàn)方法是對鍵盤進(jìn)行逐行掃描。即先令 0，然后讀入列值，若列值等于 FH,說明該行無鍵按下，再令 0，對下一行進(jìn)行掃描；若掃描某一行讀入的列值不等于 FH,則說明該行有鍵按下，求出鍵值。求鍵值時需要設(shè)置行值寄存器和列值寄存器。每掃完一行后，若無鍵按下，則行值寄存器加上 04H；若有 鍵按下，行值寄存器保存原值，轉(zhuǎn)而求相應(yīng)的列值。求列值的方法是，將列值右移，每移位一次列值寄存器加 1，直至移出位為低電平為止。最后將行值和列值相加即得十六進(jìn)制的鍵值，每個十六進(jìn)制鍵值對應(yīng)相應(yīng)的 操作功能，如表 41所示 表 41 鍵值對應(yīng)表 鍵值 操作功 能 鍵值 操作功 能 鍵值 操作功 能 鍵值 操作功 能 0 1 4 5 8 9 C ↑ 1 2 5 6 9 0 D ↓ 2 3 6 7 A 開 E 定時 3 4 7 8 B 關(guān) F 確認(rèn) 系統(tǒng)的按鍵定義除了基本的數(shù)字鍵（ 0～ 9）外，將其它的鍵依次定義為開、 關(guān)、增值、減值、定時、確認(rèn)六個命令鍵，其控制的基本功能是： a） 通過數(shù)字鍵、確認(rèn)鍵輸入分控制器的地址以及定時功能的時間設(shè)置。 b） 利用開、關(guān)鍵控制照明燈具的啟停。 c） 利用增值、減值鍵控制照明燈具的亮度。 d） 通過定時鍵來對照明燈具進(jìn)行定時控制的設(shè)置。 系統(tǒng)通過軟件方法實現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時、確認(rèn)等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取對應(yīng)命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實現(xiàn)所要求的控制功能。 LED數(shù)碼顯示程序設(shè)計 本系統(tǒng)采用了四位共陽極七段數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā) 光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，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。此時，要求段驅(qū)動電路能吸河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 16 收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻，這里的限流電阻選為 100Ω 。 這里選用的 7447 芯片是從 BCD 碼到 SEG7 段碼的轉(zhuǎn)換器，而 74LS138 是一個地址譯碼器，通過 74LS138 選通某個數(shù)碼管，然后根據(jù) 7447 傳送過來的 SEG7 段碼的數(shù) 據(jù)進(jìn)行顯示，而在非選通的時候，數(shù)碼管能夠保持原有的顯示數(shù)據(jù)。 LED 數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖 所示。 圖 LED數(shù)碼顯示程序流程圖 照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā)出指令，通過 RS485通信方式或無線數(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?？刂瞥绦蛴蓛刹糠纸M成，即全部啟?？刂婆c單獨(dú)啟?？刂苾刹糠?。 全部啟停控制程序設(shè)計 全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)是利用主控制器上的開、關(guān)按鍵來控 制全部照明燈的啟關(guān)顯示 初始化 查表取段碼 段碼送驅(qū)動顯示 位碼送譯碼器選 通低位數(shù)碼管 顯示緩沖區(qū) 左移 數(shù)字是否顯示完 Y N 返回 子程序入口 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 17 停，控制命令是通過串口通信方式傳達(dá)到分控制器，分控制器再依據(jù)命令向 出高低電平，來達(dá)到控制燈泡亮和滅的目的。 在這個多機(jī)系統(tǒng)中采用的是主從式通信方式，主機(jī)即主控制器處于主導(dǎo)和支配地位，從機(jī)即分控制器一般以中斷方式來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在主從式多機(jī)系統(tǒng)中主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機(jī)或指定的從機(jī)，在這里是要發(fā)送給所有的從機(jī)，來控制照明燈的啟停。在 本系統(tǒng)中采用廣播式命令，不需要從機(jī)返回信息，從機(jī)之間也不能直接通信。主機(jī)由 AT89C51單片機(jī)充當(dāng)，從機(jī)為 AT89C2051單片機(jī)。主機(jī)與 從機(jī)的數(shù)據(jù)通信波特率定為 9600波特，每個從機(jī)都有唯一的地址號，用來區(qū)分各從機(jī)。單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時器 T1為波特發(fā)生器，數(shù)據(jù)傳送格式為 1位起始位， 8位數(shù)據(jù)位， 1位停止位， 1位可編程位（ TB8）。工作方式：定時器 T1設(shè)置為方式 2，串口設(shè)置為工作方式 3。 本系統(tǒng)的通信原理為：從機(jī)在建立與主機(jī)通信之前所有分機(jī)的 SM2都置 1，即隨時處于對通信線路偵聽的狀態(tài)，只能收到主機(jī)發(fā)送來的機(jī)號信息。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址信息時，廣播地址為 00H，所有分機(jī)都接收到廣播地址信息，然后進(jìn)入正常通信狀態(tài)，清除 SM2位，開始 接收主機(jī)發(fā)送來的命令。從機(jī)收到的命令是開燈時，向 口輸出高電平，打開 MOC3021驅(qū)動雙向可控硅，從而就點(diǎn)亮了燈泡；同理，如果收到的命令是關(guān)燈時，向 ，封閉 MOC3021使雙向可控硅截止，也就達(dá)到了關(guān)閉燈泡的目的。該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)的控制程序流程圖如圖 。 單 獨(dú)啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)是通過主機(jī)發(fā)送給指定的從機(jī)命令信息，來實現(xiàn)照明燈的啟?？刂啤Ｖ鳈C(jī)首先發(fā)送從機(jī)地址，被叫到的從機(jī)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)地址，然后主機(jī)向從機(jī)傳送數(shù)據(jù)，從機(jī)根據(jù)接收的數(shù)據(jù) 信息執(zhí)行相應(yīng)的命令。單片機(jī)的工作方式同全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)。其具體的工作過程是：所有的從機(jī)在通信之前都把 SM2位置 1，隨時處于偵聽狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)的地址信息時，每幀數(shù)據(jù)的第 9位都為 1，所有從機(jī)都接收到地址信息，然后判斷主機(jī)是否呼叫本機(jī)。如果呼叫本機(jī)則進(jìn)入正式通信狀態(tài)，清除 SM2，并把本機(jī)地址號發(fā)送給主機(jī)作為應(yīng)答，然后才開始接收主機(jī)發(fā)送來的信息。而其它從機(jī)由于地址號不符，他們的 SM2位仍然為 1，仍處于偵聽狀態(tài)，無法接收主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。主機(jī)收到從機(jī)發(fā)送來的回應(yīng)信息后，比較主機(jī)已發(fā)送的地址號與剛接收的地 址號是否相符，如果不符，則發(fā)出錯誤信息； 如果相符，則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這時發(fā)送的每幀的第 9位都為 0。只有 SM2=0的從機(jī)才能接收到主機(jī)發(fā)送的信息。河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 18 從機(jī)根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的動作，如果為打開命令，則輸出高電平驅(qū)動可控硅動作，開啟照明燈；如果為關(guān)閉命令，則輸出低電平使可控硅截止，停掉照明燈。該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)控制程序流程圖分別如圖 。 照明亮度控制程序設(shè)計 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。在這里對于燈泡亮度的調(diào)節(jié)是通 過 PWM方式來進(jìn)行的，分控制器選用的是 AT89C2051單片機(jī)，這種單片機(jī)本身沒有 PWM輸出，只能通過軟件方法實現(xiàn)。在一定頻率的方波中，調(diào)整高電平和低電平的占空比，即可實現(xiàn)。假設(shè)把一個周期分為 10個時間等份，如果方波中的高低電平占空比是 1:9，這時就是一個比較暗的亮度，如果占空比是 5:5，就是一個中間亮度，如果高低電平占空比是9:1，這時就是一個比較亮的亮度，高低電平占空比為 0:10時，燈泡是滅的，高低電平占空比為 10:0時，燈泡最亮。在進(jìn)行實驗中，將定時器 1的溢出定為 1/20xx0秒，每10次脈沖輸出一個 2KHz頻率。這每 10次脈沖再用來控制 高低電平的 10個比值。這樣，在每個 1/20xx秒的方波周期中，都可以改變方波的輸出占空比，從而控制燈泡的 10個亮度級別。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。 全部亮度控制程序設(shè)計 全部照明亮度控制系統(tǒng)就是主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址，所有從機(jī)都接收主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)命令是調(diào)亮還是調(diào)暗來進(jìn)行相應(yīng)的燈泡亮度控制。該系統(tǒng)的主機(jī)控制程序流程圖同圖 所示，從機(jī)控制程序流程圖如圖 。 單獨(dú)亮度控制程 序設(shè)計 單獨(dú)照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)相同，也是開始時所有從機(jī)處于 偵聽 狀態(tài)，等待主機(jī)的呼叫，當(dāng)主機(jī)發(fā)出某一從機(jī)的地址時，所有從機(jī)將接收到的地址與本機(jī)地址相比較，如果相符，說明主機(jī)在呼叫自己，然后發(fā)回應(yīng)答信號，表示準(zhǔn)備好開始接收后面的命令，否則不予理睬，繼續(xù) 偵聽 呼叫地址。主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答后，則開始一次通信，通信完畢，從機(jī)繼續(xù)處于 偵聽 狀態(tài)，等待呼