【導(dǎo)讀】燈費(fèi)用是由單位出資的，而商品住宅樓內(nèi)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(nèi)公用。住宅小區(qū)的建設(shè)水平日益提高，需要規(guī)劃設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)包括系統(tǒng)硬件框圖結(jié)構(gòu)，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(shù)聲明 ****/ void InitSystem(void)。 void LEDShow(char)。 void Time0Interrupt(void)。 void Interrupt1(void)。 /****主函數(shù) ****/ void main(void) { InitSystem()。 LEDShow(SwitchTime)。 while(1) WDI=~WDI。//喂狗操作 2 } /****系統(tǒng)初始化函數(shù) ****/ void InitSystem(void) { EA=0。//關(guān)閉所有中斷 DecoderG1=1。//使譯碼器失效繼電器全部關(guān)閉 SwitchTime=10。//初始化時設(shè)定每 10s 轉(zhuǎn)換一次用戶 SetFlag=0。//設(shè)置標(biāo)記位置零 DecoderState=0。//設(shè)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(shè)為高優(yōu)先級 TMOD=0x01。//設(shè)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(shù) ****/ void Time0Interrupt (void) interrupt 1 using 1 { static unsigned int TimeCount=0。 EA=0。//關(guān)閉所有中斷 TR0=0。//停止定時器 TimeCount++。 中斷次數(shù) if(TimeCount==SwitchTime*20) { TimeCount=0。//時間計(jì)數(shù)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(shù) 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(shù) ****/ 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(shù)碼管顯示函數(shù) ****/ 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(shè)計(jì) 對于單片機(jī)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(shè)備產(chǎn)生的干擾，通過傳導(dǎo)和輻射等途徑影響單片機(jī)系統(tǒng)正常工作；二是來源于系統(tǒng)內(nèi)部，由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定以及內(nèi)部元器件在工作時產(chǎn)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(jī)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(jī) RAM存儲器和 E2PROM 等 。在單片機(jī)系統(tǒng)中，程序及表格、數(shù)據(jù)存在程序存儲器 EPROM 或 FLASH 中，避免了這些數(shù)據(jù)受干擾破壞。但是，對于片內(nèi) RAM、外擴(kuò) RAM、E2PROM 中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。 (2) 控制系統(tǒng)失靈 。單片機(jī)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(jié)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(dǎo)致輸出控制誤差加大，甚至控制失靈。 (3) 程序運(yùn)行失常 。外界的干擾有時導(dǎo)致機(jī)器頻繁復(fù)位而影響程序的正常運(yùn)行。若外界干擾導(dǎo)致單片機(jī)程序計(jì)數(shù)器 PC 值的改變，則破壞了 程序的正常運(yùn)行。由于受干擾后的PC 值是隨機(jī)的，程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進(jìn)入 “ 死循環(huán) ” ，這將使輸出嚴(yán)重混亂或死機(jī)。 雖然本設(shè)計(jì)的單片機(jī)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(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)的可靠性 [12]。 干擾產(chǎn)生的原因 干擾源 干擾源是指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號。產(chǎn)生的干擾包括以下： 電磁干擾：如繼電器開關(guān)啟動、靜電放電、電網(wǎng)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(dǎo)體器件 PN 結(jié)燒毀、氧化層擊穿等。 人為干擾：如機(jī)械振動、繼電器觸點(diǎn)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(jī)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(yùn)放電路和高精度 A/D轉(zhuǎn)換電路組成。如串入干擾，會使輸入的模擬信號失真，數(shù)字信號出錯，從而導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)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(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出 。但一般單片機(jī)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(nèi)部時鐘和噪聲引起的，它可使單片機(jī)系統(tǒng)總線上的數(shù)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(dǎo)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(shè)計(jì) 在系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)或者使用過程中對電路板或者原器件的磨損等。所以在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)做好抗干擾設(shè)計(jì)，以求將干擾對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響降到最低。 由于單片機(jī)系統(tǒng)對電源噪聲很敏感，電源的通斷、瞬時短路及電網(wǎng)串進(jìn)來的干擾脈沖都會造成單片機(jī)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(jù)電路參數(shù)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(jī)閑置的 I/O 口，不應(yīng)懸空，應(yīng)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(jī)的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng) 。 隔離一方面可把外來的干擾通道切斷，從而達(dá)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?dāng)_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(jìn)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?yàn)樵谳斎胼敵龌芈烽g有很高的耐壓值。本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jù)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(jié) 論 本次論文的題目是住 宅公用路燈用電量分配裝置的設(shè)計(jì)。在正式準(zhǔn)備之前，我對單片機(jī)方面的知識 進(jìn)行了多方面的查閱及了解 。在 劉麗鈞 老師的耐心指導(dǎo)下， 使我 對單片機(jī)和其控制系統(tǒng)有了更進(jìn)一步的了解和掌握。在 考研結(jié)束 以后，正式開始了畢業(yè)設(shè)計(jì)。其中遇到了很多困難，都在 劉 老師的指導(dǎo)下和我自己的努力下得到了較好的解 決。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是 AT89C52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用其豐富的指令功能使各用戶輪流點(diǎn)亮路燈，既平均把電量自動分配到各用戶電表中；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)情況則在看門狗電路的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 由于單片機(jī)不但價錢低廉，功能強(qiáng)大而且體 積很小，在各行業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。目前甚至將來都會是以單片機(jī)為控制系統(tǒng)的時代。本裝置成本低廉，體積小，而且實(shí)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(nèi)。 當(dāng)然本設(shè)計(jì)還有不夠先進(jìn)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(yīng)啟動電路，當(dāng)人在光線昏暗的時候行進(jìn)入樓道，紅外感應(yīng)器就能檢測到人體發(fā)出的紅外線，從而啟動路燈，這樣設(shè)計(jì)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(shù)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(yīng)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(wù)。 2 參考文獻(xiàn) [1] 何立民 ． 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 [M]． 北京：航空航天大學(xué)出版社， 2020， 22~25 [2] 張俊謨 ． 單片機(jī)中級教程 [M]． 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1998， 84~85 [3] 鄔寬明．單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊 — 數(shù)據(jù)傳輸接口器件分冊 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