【正文】 機根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息執(zhí)行相應的命令。單片機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：所有的從機在通信之前都把SM2位置1，隨時處于偵聽狀態(tài)。當主機發(fā)送從機的地址信息時，每幀數(shù)據(jù)的第9位都為1，所有從機都接收到地址信息，然后判斷主機是否呼叫本機。如果呼叫本機則進入正式通信狀態(tài)，清除SM2，并把本機地址號發(fā)送給主機作為應答，然后才開始接收主機發(fā)送來的信息。而其它從機由于地址號不符，他們的SM2位仍然為1，仍處于偵聽狀態(tài)，無法接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。主機收到從機發(fā)送來的回應信息后，比較主機已發(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的從機才能接收到主機發(fā)送的信息。從機根據(jù)命令執(zhí)行相應的動作，如果為打開命令，則輸出高電平驅動可控硅動作，開啟照明燈；如果為關閉命令，則輸出低電平使可控硅截止，停掉照明燈。該系統(tǒng)的主機和從機控制程序流程圖分別如圖46與47所示。圖46單獨啟?？刂浦鳈C程序流程圖圖47單獨啟停控制從機程序流程圖照明亮度控制系統(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節(jié)是通過PWM方式來進行的，分控制器選用的是AT89C2051單片機，這種單片機本身沒有PWM輸出，只能通過軟件方法實現(xiàn)。在一定頻率的方波中，調整高電平和低電平的占空比，即可實現(xiàn)。假設把一個周期分為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。在進行實驗中，將定時器1的溢出定為1/20000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1/2000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計 全部照明亮度控制系統(tǒng)就是主機向從機發(fā)送廣播地址，所有從機都接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)命令是調亮還是調暗來進行相應的燈泡亮度控制。該系統(tǒng)的主機控制程序流程圖同圖44所示，從機控制程序流程圖如圖48所示。 圖48全部亮度控制從機程序流程圖單獨亮度控制程序設計單獨照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨照明啟停控制系統(tǒng)相同，也是開始時所有從機處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待主機的呼叫，當主機發(fā)出某一從機的地址時，所有從機將接收到的地址與本機地址相比較，如果相符，說明主機在呼叫自己，然后發(fā)回應答信號，表示準備好開始接收后面的命令，否則不予理睬，繼續(xù)監(jiān)聽呼叫地址。主機收到從機的應答后，則開始一次通信，通信完畢，從機繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待呼叫。從機在收到調亮或調暗的命令后，利用零點檢測電路檢測電源過零點。該系統(tǒng)的主機控制程序流程圖同圖46所示，從機控制程序流程圖如圖49所示。圖49單獨亮度控制從機程序流程圖照明定時控制系統(tǒng)是利用從機即單片機AT89C2051和時鐘芯片DS1302進行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實時數(shù)據(jù)，主機采用串口通信方式對從機進行定時時間的設置，從機然后根據(jù)設定的時間進行照明燈的啟?？刂?。DS1302的控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中；位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5～位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。DA1302的控制字如表41所示。 在DS1302芯片中，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中置RST為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位至高位7。全部定時控制程序設計在全部定時控制系統(tǒng)中是通過主控制器向所有的分控制器發(fā)送廣播地址，分控制器在收到廣播地址后，使自己處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，然后主控制器向網絡中發(fā)送時間數(shù)據(jù)信息，分控制器在收到時間數(shù)據(jù)后寫入DS1302芯片，等到設定時間到達后，單片機發(fā)出命令關閉照明燈。，從機的控制流程圖如圖410所示。圖410全部定時控制從機程序流程圖單獨定時控制程序設計主控制器使用鍵盤輸入被呼叫分控制器的地址，并通過網絡向所有分控制器傳送，在分控制器將該地址與本機地址進行比較后，判斷是否是呼叫自己，如果是呼叫本機，就將本機地址傳送給主控制器，進一步接收傳送的數(shù)據(jù)，然后分控制器就將數(shù)據(jù)寫入DS1302芯片，等到設定的時間到達時就執(zhí)行關閉照明燈的命令。單獨定時控制的主機程序流程圖同圖46所示，從機程序流程圖如圖411所示。圖411單獨定時控制從機控制程序流程圖RS485通信程序設計由于RS485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機對從機的查詢方式通信。在通信中，主機與各個從機進行通信，必須能對各個從機進行識別，這一識別功能是利用串口控制寄存器SCON的SM2位實現(xiàn)的。當串口以方式3工作時，發(fā)送和接收的每一幀信息都是11位，其中第9位數(shù)據(jù)位是可編程的，通過對SCON寄存器的TB8位置1或置0，以區(qū)別發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀（規(guī)定地址幀的第9位為1，數(shù)據(jù)幀的第9位為0）。若從機的控制位SM2被設為1，則當接收的是地址幀時，數(shù)據(jù)裝入SBUF，并置RI=1，向CPU發(fā)出中斷申請，若接收的是數(shù)據(jù)幀，則不產生中斷，信息被拋棄。若SM2被設為0，則無論是地址幀還是數(shù)據(jù)幀都將產生RI=1中斷標志，數(shù)據(jù)裝入SBUF。利用這一功能，可以按照如下步驟進行數(shù)據(jù)通信：（1） 將所有SM2位置1，使其處于只接收地址幀的狀態(tài)。（2） 主機發(fā)送一幀地址信息，其中前8位數(shù)據(jù)位表示通信的從機地址，第9位為1，表示當前幀為地址幀。（3） 從機接收到地址幀后，如果是廣播地址幀，則所有從機都將其SM2位置0，準備接收主機發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則將本機地址與幀中地址進行比較。如果地址相同，則將其SM2位置0，并發(fā)送本機地址幀，然后準備接收數(shù)據(jù)。如果地址不同，則丟棄當前數(shù)據(jù)，SM2位不變。（4） 主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀，相應的從機接收，其他從機則不受影響。（5） 當主機需要與其他從機通信時，可以再次發(fā)出地址幀尋呼從機，重復這一過程。主機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，按照表42的數(shù)據(jù)格式進行傳輸。在程序中，第9位發(fā)送數(shù)據(jù)位SCON中的TB8位，第9位接收數(shù)據(jù)位為SCON的RB8位，因此，發(fā)送數(shù)據(jù)前，可以通過對TB8位置1或0來確定要發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。而接收數(shù)據(jù)時，對地址幀的判斷則是通過讀取RB8位來獲得的，RB8=1，當前幀為地址幀，RB8=0，當前幀為數(shù)據(jù)幀。單片機的串口工作在方式3下，其波特率由定時器1（T1）的溢出率決定，計算公式為： 定時器T1的溢出率的計算公式為：則波特率的公式變?yōu)椋?，T1工作在模式3下，波特率=9600b/s。系統(tǒng)中的主機通信程序分為4個部分，分別為預定義及全局變量部分、程序初始化部分、數(shù)據(jù)通信流程和發(fā)送數(shù)據(jù)部分。主機的數(shù)據(jù)通信的基本流程如下：（1） 主機首先向所有從機發(fā)送地址幀對要通信的從機進行呼叫，發(fā)送地址幀時需將TB8位置1。（2） 發(fā)送地址幀后，如果發(fā)送的是廣播地址幀，則不需要從機應答，待延遲一段時間后，調用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)；如果發(fā)送的是非廣播地址幀，主機則要接收應答，若應答信號中的地址與前面發(fā)送的地址并不相同，主機將重新發(fā)送地址幀呼叫，否則調用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。（3） 發(fā)送完數(shù)據(jù)后，主機等待從機的校驗信號，如果接收到0X0F數(shù)據(jù)，表示發(fā)送成功，通信結束，否則主機將重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直至發(fā)送成功。該部分程序對應的流程圖如圖412所示。圖412主機數(shù)據(jù)通信流程圖從機部分通信程序設計從機通信程序也被分為預定義及全局變量部分、程序初始化部分、數(shù)據(jù)通信流程和接收數(shù)據(jù)部分4個部分。其基本的流程如下：（1）初始化完成后，從機設置SM2位為1，串口只接收第9位數(shù)據(jù)位為1的地址幀，數(shù)據(jù)幀將被直接拋棄。（2）如果串口有數(shù)據(jù)接收（收到地址幀），則從機會將該幀中的地址信息先與廣播地址進行比較，如果是廣播地址，則做好接收數(shù)據(jù)的準備，如果是其它地址，則與本機地址比較，如果相同，則發(fā)送應答信息，應答信息內容應為本機地址，否則丟棄當前數(shù)據(jù)，從機繼續(xù)處于等待呼叫狀態(tài)。（3）接收到的數(shù)據(jù)保存至Buf指向的緩沖區(qū)中。如果接收函數(shù)返回0xff,表示數(shù)據(jù)校驗失敗，程序等待主機重新發(fā)送數(shù)據(jù)。如果函數(shù)返回值為0xfe，表示從機在數(shù)據(jù)接收過程中發(fā)現(xiàn)主機發(fā)送地址幀，程序將放棄當前接收過程，將SM2位重新置1，開始下一個。如果函數(shù)返回0，表示數(shù)據(jù)被成功接收，向主機發(fā)送成功信號，隨后，程序將SM2位置1，開始下一個數(shù)據(jù)通信流程。如圖413圖413從機數(shù)據(jù)通信流程圖無線數(shù)傳通信程序設計這里所設計的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是采用主從式通信方式，主控制器設為主站，所有分控制器設為從站，所有從站都編一個唯一的地址。通信的協(xié)調完全由主站控制，主站先發(fā)送地址幀，所有從站都接收，如果是接收的是廣播地址碼，則所有從站都做好接收主機發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的準備，然后主機發(fā)送數(shù)據(jù)或命令；如果接收的是其它地址碼，則從站將接收到的地址幀與本地地址碼相比較，若不同則將數(shù)據(jù)全部丟掉，不做任何響應；若地址碼相同，則證明是呼叫本站，從站將自己的地址碼發(fā)送回去，主站收到自己剛發(fā)出去的地址碼后，接著發(fā)送數(shù)據(jù)或命令。這些工作都需要通信協(xié)議來完成，可保證在任何一個瞬間，通信網中只有一個模塊處于發(fā)送狀態(tài)，避免相互干擾。SRWF1模塊在使用之前要進行無線信道、接口類型、接口速率、接口參數(shù)等的設定，在設置完成后便可以進行數(shù)據(jù)傳輸，當模塊收到單片機發(fā)來的第一個數(shù)據(jù)后自動進行無線網絡連接、數(shù)據(jù)同步等工作，因此第一個數(shù)據(jù)將在5個字節(jié)時間延遲后從接收方串口輸出。如要傳送1個數(shù)據(jù)幀，此時間延遲將逐漸減少。當最后一個數(shù)據(jù)被發(fā)送后，模塊將處于等待狀態(tài)直到模塊所設置的接收等待時間延遲之后，模塊將自動通知所有接收設備斷開無線網絡連接、轉入空閑狀態(tài)。當發(fā)送方最后一個數(shù)據(jù)被發(fā)送后需延遲68個字節(jié)才能接收空中其他模塊的數(shù)據(jù)。其他模塊在此時間內也不能向空中發(fā)射數(shù)據(jù)，即使有用戶數(shù)據(jù)輸入也是被緩沖在模塊中，而沒有發(fā)送到無線鏈路中，以避免引起數(shù)據(jù)通訊混亂。無線數(shù)傳的通信協(xié)議與流程基本上與RS485通信程序相同，因此主機和從機的數(shù)據(jù)通信程序流程圖分別如圖412與413所示。本章主要闡述了照明控制系統(tǒng)的軟件設計，該系統(tǒng)的軟件程序主要由照明啟停控制程序、照明亮度控制程序、照明定時控制程序、人機交互程序、串行通信程序等組成。而照明啟?？刂?、亮度控制以及定時控制程序又分為全部控制和單獨控制兩部分，人機交互程序由鍵盤掃描程序與LED顯示程序組成，而串行通信程序由RS485通信程序和無線數(shù)傳程序組成。在這里分別對每個子程序的工作流程、工作原理以及過程都做了詳細的論述。5干擾分析（1）數(shù)據(jù)采集誤差的加大。當干擾侵入單片機系統(tǒng)的前向通道疊加在信號上，會使數(shù)據(jù)采集誤差增大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓輸入時，此現(xiàn)象會更加嚴重。（2）程序運行失常：①控制狀態(tài)失靈。在單片機系統(tǒng)中，由于干擾的加人使輸出誤差加大，造成邏輯狀態(tài)改變，最終導致控制失常。②死機。在單片機系統(tǒng)受強干擾后，造成程序計數(shù)器（PC）值的改變，破壞程序正常運行。（3）系統(tǒng)被控對象誤操作。①單片機內部程序指針錯亂，指向了其它地方，運行了錯誤的程序；②DRAM中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計算出錯誤的結果。③中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進行錯誤的中斷處理。（4）被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定。鎖存電路與被控對象間的線路（包括驅動電路）受干擾，從而造成被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定。（5）定時不準。①單片機內部程序指針錯亂，使中斷程序運行超出定時時間；②RAM中計時數(shù)據(jù)被沖亂，使程序計算出錯誤的結果。（6）數(shù)據(jù)發(fā)生變化。在單片機應用系統(tǒng)中，由于外部RAM是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然ROM能避免干擾破壞，但單片機片內RAM以及片內各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至EPROM中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫,使程序計算出錯誤的結果。針對以上出現(xiàn)的問題，本系統(tǒng)分別從硬件和軟件兩個方面來探討一些提高單片機應用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。合理地使用軟件和硬件抗干擾技術，可使系統(tǒng)最大限度地避免干擾的產生和受干擾后能使系統(tǒng)恢復正常運行，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地工作。（1）供電系統(tǒng)。①防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過壓和欠壓。使用隔離變壓器濾掉高頻噪聲，低通濾波器濾掉工頻干擾。②采用開關電源并提供足夠的功率余量，主機部分使用單獨的穩(wěn)壓電路，必要時I/O供電分別采用DCDC模塊隔離，以避免各個部分相互干擾。（2）注意印制電路板的布線與工藝。①盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網，可防止產生地電位差和元件之間的耦合。②印制電路板要合理分區(qū)。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅動區(qū)要盡量分開，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。③元件面和焊接面應采用相互垂直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合：避免相鄰導線平行段過長；加大信號線間距。高頻電路互聯(lián)導線盡量短，使用45176?；蛘邎A弧折線布線，不要使用90176。折線，以減小高頻信號的發(fā)射。④印制電路板要按單點接電、單點心接地的原則