【導讀】燈費用是由單位出資的，而商品住宅樓內的居民來自不同的單位，要不要安裝路燈？“住宅公用路燈用電量分配裝置”是為了解決商品住宅樓內公用。住宅小區(qū)的建設水平日益提高，需要規(guī)劃設計合理、功能齊全、配。其是夜間照明的作用越來越受到人們的重視。隨之而來的問題是，原來單位住宅樓是由單。就出現(xiàn)了所謂的路燈問題。此裝置的設計包括系統(tǒng)硬件框圖結構，部分主要功能模塊（單

　　

【正文】 門狗芯片 /****全局變量定義 ****/ char SwitchTime。 char bdata DecoderState。 char SetFlag。 unsigned char code LEDTab[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。 /****函數聲明 ****/ void InitSystem(void)。 void LEDShow(char)。 void Time0Interrupt(void)。 void Interrupt1(void)。 /****主函數 ****/ void main(void) { InitSystem()。 LEDShow(SwitchTime)。 while(1) WDI=~WDI。//喂狗操作 2 } /****系統(tǒng)初始化函數 ****/ void InitSystem(void) { EA=0。//關閉所有中斷 DecoderG1=1。//使譯碼器失效繼電器全部關閉 SwitchTime=10。//初始化時設定每 10s 轉換一次用戶 SetFlag=0。//設置標記位置零 DecoderState=0。//設置譯碼器初始狀態(tài) IT1=0。//外部中斷 1 由低電平觸發(fā) PT0=1。//將定時器 0中斷設為高優(yōu)先級 TMOD=0x01。//設定定時器 0 工作在方式 1 TH0=19456/256。// TL0=19456%256。 ET0=1。//使能 T0 中斷 EX1=1。//使能外部中斷 1 EA=1。//開啟總中斷 TR0=1。//定時器 0開始定時 } /****定時器 0中斷函數 ****/ void Time0Interrupt (void) interrupt 1 using 1 { static unsigned int TimeCount=0。 EA=0。//關閉所有中斷 TR0=0。//停止定時器 TimeCount++。 中斷次數 if(TimeCount==SwitchTime*20) { TimeCount=0。//時間計數清空 if(DecoderState==0x0F)//到最后一個狀態(tài)清零 DecoderState=0。 2 else DecoderState++。 DecoderG1=1。//改變譯碼器狀態(tài) DecoderA=DecoderState^0。 DecoderB=DecoderState^1。 DecoderC=DecoderState^2。 DecoderD=DecoderState^3。 DecoderG1=0。 } TH0=19456/256。//重裝數 TL0=19456%256。 EA=1。//開啟總中斷 TR0=1。//開啟定時器 } /****外部中斷 1 中斷函數 ****/ void Interrupt1(void) interrupt 2 using 2 { EX1=0。//外部中斷 1 禁止 if(SetFlag!=0) { if(SwUp==0amp。amp。SwitchTime!=99) SwitchTime++。 else if(SwUp==0amp。amp。SwitchTime==99) SwitchTime=0。 else if(SwDown==0amp。amp。SwitchTime!=0) SwitchTime。 else if(SwDown==0amp。amp。SwitchTime==0) SwitchTime=99。 } if(SwSet==0) SetFlag=~SetFlag。 LEDShow(SwitchTime)。 2 EX1=1。//重開中斷 1 } /****數碼管顯示函數 ****/ void LEDShow(char SwitchTime) { unsigned char BitTime,TenTime,i,k。 BitTime=SwitchTime%10。 TenTime=(SwitchTimeBitTime)/10。 k=LEDTab[BitTime]。 for(i=0。i8。i++) { LEDClk=0。 LEDData=kamp。0x01。 k=1。 LEDClk=1。 } k=LEDTab[TenTime]。 for(i=0。i8。i++) { LEDClk=0。 LEDData= kamp。0x01。 k=1。 LEDClk=1。 } } 2 第 4 章 抗干擾設計 對于單片機系統(tǒng)而言，干擾有兩種：一是來源于系統(tǒng)外部環(huán)境和其它電氣設備產生的干擾，通過傳導和輻射等途徑影響單片機系統(tǒng)正常工作；二是來源于系統(tǒng)內部，由系統(tǒng)結構、制造工藝等決定以及內部元器件在工作時產生干擾，通過地址、電源線、信號線、分布電容等傳輸，影響系統(tǒng)工作狀態(tài)。 這些因素對單片機系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 影響單片機 RAM存儲器和 E2PROM 等 。在單片機系統(tǒng)中，程序及表格、數據存在程序存儲器 EPROM 或 FLASH 中，避免了這些數據受干擾破壞。但是，對于片內 RAM、外擴 RAM、E2PROM 中的數據都有可能受到外界干擾而變化。 (2) 控制系統(tǒng)失靈 。單片機輸出的控制信號通常依賴于某些條件的狀態(tài)輸入信號和對這些信號的邏輯處理結果。若這些輸入的狀態(tài)信號受到干擾，引入虛假狀態(tài)信息，將導致輸出控制誤差加大，甚至控制失靈。 (3) 程序運行失常 。外界的干擾有時導致機器頻繁復位而影響程序的正常運行。若外界干擾導致單片機程序計數器 PC 值的改變，則破壞了 程序的正常運行。由于受干擾后的PC 值是隨機的，程序將執(zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進入 “ 死循環(huán) ” ，這將使輸出嚴重混亂或死機。 雖然本設計的單片機系統(tǒng)比較簡單，但是也不能忽視各方面的干擾。接下來主要從硬件、軟件兩個方面展開避錯、容錯設計，以提高系統(tǒng)的可靠性 [12]。 干擾產生的原因 干擾源 干擾源是指產生干擾的元件、設備或信號。產生的干擾包括以下： 電磁干擾：如繼電器開關啟動、靜電放電、電網電壓波動等都可能引起不同程度的瞬變浪涌電壓，會造成 IC和半導體器件 PN 結燒毀、氧化層擊穿等。 人為干擾：如機械振動、繼電器觸點抖動、元器件安裝和電路板布線引起的電磁耦合、插件接觸不良、虛焊、放大器自激、電源紋波等。 環(huán)境因素干擾：如噪聲和環(huán)境溫濕度、空間粒子輻射等。 干擾傳輸途徑 干擾對單片機系統(tǒng)的影響主要通過三種途徑傳輸，包括： 2 輸入系統(tǒng)：一般情況下，檢測對象往往是微弱物理信號，通過放大的運放電路和高精度 A/D轉換電路組成。如串入干擾，會使輸入的模擬信號失真，數字信號出錯，從而導致采集的數據誤差增大。 輸出系統(tǒng)：一旦受到干擾，將使各輸出信號混亂，不能正常反映單片機系統(tǒng)的真實輸出 。但一般單片機輸出電路都具有較高的電平，不易受到干擾，需要注意的是其對其他電路的干擾影響。 CPU 系統(tǒng)：該干擾主要是由 CPU 內部時鐘和噪聲引起的，它可使單片機系統(tǒng)總線上的數字信號錯亂， CPU 得到錯誤的地址信號，使程序跑飛或死循環(huán)，導致輸出錯誤，并將這個錯誤一直傳遞，造成系統(tǒng)失敗。 抗干擾設計 在系統(tǒng)的運行過程中可能出現(xiàn)各種干擾，如信號不穩(wěn)定、電路板搞干擾能力差、程序跑飛等，也可能在搬運或者使用過程中對電路板或者原器件的磨損等。所以在設計過程中應做好抗干擾設計，以求將干擾對系統(tǒng)產生的影響降到最低。 由于單片機系統(tǒng)對電源噪聲很敏感，電源的通斷、瞬時短路及電網串進來的干擾脈沖都會造成單片機誤動作。主要措施為給電源加濾波電路和穩(wěn)壓器，以減少干擾，同時要根據電路參數選擇合理器件，選用集成度高、溫漂小、抗干擾性能好以及功耗小的器件。對單片機閑置的 I/O 口，不應懸空，應接地或電源。其它 IC 的閑置端，在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下，接地或電源。電路板上每個 IC 都要在 VCC 與地間并接一個 ~ 去耦電容，起到濾波的作用。單片機的標準退耦電路是一只 100uF 的電容并聯(lián)一只 的高頻電容，以減少環(huán)路效應 。 隔離一方面可把外來的干擾通道切斷，從而達到隔離現(xiàn)場干擾的目的。另一方面可將兩條信號線隔開，使彼此的串擾盡可能小，常用的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離等。光電隔離使用光電耦合器來完成，光電耦合器其輸入端和輸出端的電信號是以光為媒介進行間接耦合的，因而具有較高的電氣隔離和干擾抑制能力，除此之外它還能起到很好的安全保障作用，因為在輸入輸出回路間有很高的耐壓值。本設計在繼電器接口電路均采用光電隔離以提高系統(tǒng)抗干擾能力，具體設計如下圖 所示 。 2 光電耦合器能起抗干擾的原因分析如下：（ 1）光耦輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾阻抗 較 大，通常都是 10K 歐姆以上，根據分壓原理，即使干擾電壓幅度很大，但饋送到光電耦合器輸入端噪聲電壓會很少，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極管發(fā)光，從而把干擾抑制掉了。（ 2）光電耦合器輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也無共地，其間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路以便的干擾很難通過光電耦合器饋送到另一邊，避免共阻抗 耦合 的干擾信號。（ 3）光電耦合器件輸入輸出回路間可承受幾千伏高 壓 ，可以起很好安全保障作用 。 圖 繼電器接口電路 2 結 論 本次論文的題目是住 宅公用路燈用電量分配裝置的設計。在正式準備之前，我對單片機方面的知識 進行了多方面的查閱及了解 。在 劉麗鈞 老師的耐心指導下， 使我 對單片機和其控制系統(tǒng)有了更進一步的了解和掌握。在 考研結束 以后，正式開始了畢業(yè)設計。其中遇到了很多困難，都在 劉 老師的指導下和我自己的努力下得到了較好的解 決。 本系統(tǒng)設計采用的是 AT89C52 單片機實現(xiàn)，運用其豐富的指令功能使各用戶輪流點亮路燈，既平均把電量自動分配到各用戶電表中；當系統(tǒng)出現(xiàn)死機情況則在看門狗電路的監(jiān)控下實現(xiàn)復位操作，恢復正常工作狀態(tài)。 由于單片機不但價錢低廉，功能強大而且體 積很小，在各行業(yè)都得到廣泛的應用。目前甚至將來都會是以單片機為控制系統(tǒng)的時代。本裝置成本低廉，體積小，而且實現(xiàn)過程全自動化，十分適合安置在地方有限的商品住宅小區(qū)樓道間內。 當然本設計還有不夠先進的地方，比如說按鈕啟動電路這方面。如果采用的是紅外感應啟動電路，當人在光線昏暗的時候行進入樓道，紅外感應器就能檢測到人體發(fā)出的紅外線，從而啟動路燈，這樣設計則更加人性化。雖然紅外線路燈啟動系統(tǒng)目前還只是少數高檔住宅樓采用，但是在這個高科技日新月異的時代，我相信在不久的將來，紅外感應啟動裝置會得到普及，讓所有商品住宅樓 的用戶享受更人性化的服務。 2 參考文獻 [1] 何立民 ． 單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 [M]． 北京：航空航天大學出版社， 2020， 22~25 [2] 張俊謨 ． 單片機中級教程 [M]． 北京：北京航空航天大學出版社， 1998， 84~85 [3] 鄔寬明．單片機外圍器件實用手冊 — 數據傳輸接口器件分冊 [M]．北京：北京航空航天大學出版社，1998， 13～ 20 [4] 余水寶，金永賢，陳艷燕等．智能住宅樓道路燈用電分攤裝置 [J]． 儀表技術與傳感器， 2020(4)，55～ 57 [5] 李華． MCS一 51系列單片機實用接口 技術 [M]．北京：北京航空航天大學出版社， 1993， 137～ 165 [6] 蔣廷彪 ， 劉電霆等 ． 單片機原理及應用（ MCS— 51） [M]． 重慶大學出版社 ， 2020， 149～ 150 [7] 彭為 ． 單片機典型系統(tǒng)設計實例精講 [M]． 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [8] 張俊謨．單片機原理與應用 [M]．北京：北京航空航天大學出版社 ， 1999 [9] 王三勝 ， 徐菌 ， 楊大智等 ． MAX813L 工作原理及其在 51單片機系統(tǒng)抗干擾中的應用 [J]． 工業(yè)自動化裝置， 2020(1)， 53~57 [10] 何立民 ． 單片機應用系 統(tǒng)設計 [M