【正文】 在將所有的虛焊點進行了重焊之后整個硬件電路最終能正常工作了。 檢測各個引腳信號 給電路接通電源，大概用手摸一下元器件是否發(fā)熱，有的話，關掉電源，進行再次檢測；沒有的話，則測試所有芯片的 VCC 端電壓是否達到要求，接地端是否都接地，無誤后，則開始 對電路中所用到的引腳進行信號波形測試，所使用的工具最好是示波器。 本設計 PCB 圖見附錄 A。數(shù)字地與模擬地有一點短接，只有一個連接點。 ⑷ 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 。 既使在整個 PCB 板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，有時甚至影響到產品的成功率。對目前高密度的 PCB 設計已感覺到貫通孔不太適應了，它浪費了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術，它不僅完成了導通孔的作用，還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善 。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產生寄生耦合。這樣，不但美觀，而且裝焊容易。 ⑵ 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。在確定 PCB 尺寸后．再確定特殊元件的位置。由于自己親手制作了板子，我得到了很多的經驗。 系統(tǒng) PCB 板的設計 電路原理圖設計好以后， PCB 板的設計也是一個十分重要的環(huán)節(jié)。 （ 6） 調整布線 經過原理圖布線后，通過進一步的布線調整，對原理圖進行修改，使原理圖更加美觀和正確。 （ 3） 載入元件 在設計過程中，根據(jù)詩句電路的需 要，需從元件庫中調入所需的元件。 硬件系統(tǒng)的設計 電路原理圖 的設計主要是 protel 99 se 的原理圖設計系統(tǒng)（ Advanced Schematic）來繪制一張電路原理圖。 (4)單片機應用程序的燒寫， 用專用的單片機燒寫器可將編譯過的二進制源程序文件寫入單片機 (F1ashROM)芯片內。 整個系統(tǒng)的軟件的主要流 程圖如下 所示 。軟件主要由三部分組成： 按鍵 的檢測、 地址的判別、命令的判別、 傳送數(shù)據(jù)。 89S51 串行通信的波特率由定時器 T1 的益出率獲得（僅指串行口方 式 方式 3）。波特率越高，要求傳輸通道的頻帶越寬。其它 從 機繼續(xù)監(jiān)聽地址（ SM2=1） ，無法收到數(shù)據(jù)。 （ 4）當從機發(fā)送數(shù)據(jù)結束后，置第 9位（ TB8）為 1，作為從機數(shù)據(jù)傳送結束標志。其中前 8位為地址，第 9位為地址 /數(shù)據(jù)信息的標志位。只有雙方遵守了這些規(guī)定，才能正確交換信息和數(shù)據(jù)。 第 19 頁 共 46 頁 輸出控制和狀態(tài)顯示電路 電路的輸出控制是將控制量輸出到照明燈以控制其亮滅，在本設計中用 LED 燈作為模擬 ， P2 為輸出端口 ；而狀態(tài)顯示是用 LED 燈顯示當前所控制的燈的亮滅狀況 ，端口為P0。其主要特性如下： （ 1） 傳輸線上可連接 32 個收發(fā)器； （ 2） 具有驅動過載保護； （ 3） 最大傳輸速率為 。 復位電路如 下 圖 所示 : 電容值： 10uF，電阻值： 圖 復位電路 上電復 位電路電容器充電來實現(xiàn)復位。圖中， 兩個 電容 C C3 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 2030pF。內部振蕩方式所得的時鐘 信 號比較穩(wěn)定 。 系統(tǒng)時鐘電路 晶振是電路中常用用的時鐘元件 ,全稱是叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎 上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。本設計中 ～ 分別與八個 LED 燈 相接， 構成 控制輸出 部分，用來 控制當前所 控制 照明燈的亮滅狀態(tài) 。在設計中 ～ 接上一個排阻作為上拉電阻然后再分別與 LED 燈相連，用于顯示當前 所選 的照明燈的狀態(tài)。驅動器具有短路電流限制，并可以通過熱關斷電路將驅動器輸出置為高阻狀態(tài)。 MAX485 主要特性： 第 16 頁 共 46 頁 半雙工； 速率： ； 限擺率： NO； 低電流關斷模式： NO； 接收允許控制： YES； 靜態(tài)電流 300； 負載個數(shù)： 32； 引腳數(shù)： 8 MAX485 是用于 RS485 與 RS422 通信的低功耗收發(fā)器。只需要一個信號控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可。其引腳結構圖如圖 所示。復位電路參數(shù)的選擇，應能保證復位高電平持續(xù)時間大于兩個機器周期。 表 P3 口的引腳功能 引腳信號 控制信號 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出 INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0 定時器 0輸入 T1 定時器 1輸入 WR 寫存儲器信號 1P 1 .02P 1 .13P 1 .24P 1 .35P 1 .46P 1 .57P 1 .68P 1 .79R S T / V P D10( R X D ) P 3 .011( T X D ) P 3 .112( I N T 0 ) P 3 .213I N T 1 P 3. 314( T 0 ) P 3 .415( T 1 ) P 3 .516( W R ) P 3 .617( R D ) P 3 . 718X T A L 219X T A L 120V S S21P 2 .0 ( A 8)22P 2 .1 ( A 9)23P 2 .2 ( A 10 )24P 2 .3 ( A 11 )25P 2 .4 ( A 12 )26P 2 .5 ( A 13 )27P 2 .6 ( A 14 )28P 2 .7 ( A 15 )29P S E N30A L E / P R O G31E A / V P P32P 0 .7 ( A D 7)33P 0 .6 ( A D 6)34P 0 .5 ( A D 5)35P 0 .4 ( A D 4)36P 0 .3 ( A D 3)37P 0 .2 ( A D 2)38P 0 .1 ( A D 1)39P 0 .0 ( A D 0)40V C C8 9 S 51 圖 89S51 封裝引腳圖 第 15 頁 共 46 頁 RD 讀存儲器信號 單片機的復位通常有上電復位和按鈕復位兩種復位方式。 P2 口是高 8位地址 A8～A15 的地址總線，但也可作一般的 I/O 口。它們都是雙向通道，每一條 I/O 線都能獨立地用作輸入或輸出。 ALU 除了可以進行四則算術運算之外，還可以進行布爾運算。 EA/Vpp 端對 Vss 的電壓為 0． 5～+21． 5v，任何腳到 Vss 的電壓為 0． 5～ +7v，電源電壓 +5V? 10％，電源電流為 125～ 250mA，電源功耗為 。所以最終 本系統(tǒng)采用RS485 的總線形式 。 CANbus 基本設計規(guī)范要求有高的位速率、高抗電磁干擾性而且能夠檢測出產生的任何錯誤。 CAN 總線通過 CAN 控制器接口芯片 82C250 的兩個輸出端 CANH 和 CANL 與物理總線相連，而 CANH 端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)， CANL 端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。 RS485 只規(guī)定了平衡驅動器和接收器的電 氣特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應用層通信協(xié)議，因而在是一種相對經濟、具有相當高噪聲抑制、相對高的傳輸速率、傳輸距離遠和寬共模范圍的平臺。故傳輸信號在千米之外都是可以恢復。 方案二： 采用 RS485。 RS232 串口標準是種在低速率串行通訊種增加通訊距離的單端標準。目前，可用于 AT89 系列單片機開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應用系統(tǒng)。 由于單片機技術在各個領域得到越來越廣泛的應用，世界上許多集成電路生產廠家相繼推出了各種類型的單片機。由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，各個領域應用廣泛 。 而 本 課題家庭 照明控制系統(tǒng)要實現(xiàn)對照明的人性化管理，也就是根據(jù)人的控制輸入出現(xiàn)相應的照明場景和自動執(zhí)行相應控制輸出相結合，具備很大的靈活性。 方案二： 可編程控制器 （ PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。 可選用控制器主要有 FPGA、 PLC、單片機兩類， 它們各有自己的有缺點。 當接收到信息時則進行中斷，然后判斷是否是 選擇本機的地址，是則進行相應的標志設定，不是則返回主程序中繼續(xù)偵聽總線信息。針對這一特點，我們設計為 各機即為主機也可為從機的 結構，各機 之間的通信采用標準的 RS485 總線，可以滿足在 1200 米的范圍內實現(xiàn) 各機間的 通信。 第 8 頁 共 46 頁 ⑶ 檢測到真正的起始位后，計數(shù)器清零，以后每次計到 16 時，便采樣收到的信號波形（即每一位的中間），將采到的數(shù)值暫存起來，同時將計數(shù)器清零，重新計數(shù)，直至最后的停止位被采樣。這樣就可以避免噪聲干擾引起的誤操作，從而刪除假的起始位。經過一段隨機時間間隔之后，又進行下一個字符的傳送過程。它一定是邏輯“ 1”電平，標志著傳送一個字符的結束。傳送時先傳送字符的低位，后傳送字符的高位。在一個有效字符正式發(fā)送前，發(fā)送器先發(fā)送一個起始位，然后發(fā)送有效字符位，在字符結束時再發(fā)送一個停止位，起始位至停止位構成一幀。在同步通信時，波特率因子 n 必須等于 1。 ⑶ 波特率因子 接收時鐘和發(fā)送時鐘與波特率有如下關系： F = n B 這里 F 是發(fā)送時鐘或接收時鐘的頻率 。在 TTL 標準表示的二進制數(shù)中，傳輸線上高電平表示二進制 1，低電平表示二進制 0，且每一位持續(xù)時間是固定的，由發(fā)送時鐘和接收時鐘的頻率決定。 ⑵ 波特率，波特率是指每秒傳輸?shù)姆枖?shù)，若每個符號所含的信息量為 1 比特，則波特率等于比特率。 圖 曼徹斯特編碼 標準 ② 堪薩斯城標 準，它的數(shù)據(jù)形式如圖 所示。每當出現(xiàn)一個新的二進制位時，就有一個電平跳變。 ⑵ 調頻方式 頻率調制方式是用兩種不同的頻率分別表示二進制中的邏輯 1 和邏輯 0，通常使用曼徹斯特編碼標準和堪薩斯城標準。 ③ 20mA 電流環(huán)標準。出現(xiàn)在傳輸線上的 mark/space 的 串行數(shù)據(jù)形式如圖 所示。 通信的選擇 通過以上對兩種通信方式的對比知道，在本設計中采用串行通信已經足以滿足要求，因此我 們選擇了串行通信的標準。 第 3 頁 共 46 頁 串行數(shù)據(jù)通信的方向性結構有三種，即單工、半雙工和全雙工。 串行通信 串行通信是指 使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸， 先由具有幾位總線的計算機內的發(fā)送設備，將幾位并行數(shù)據(jù)經并 串轉換硬件轉換成串行方式，再逐位經 傳輸線到達接收站的設備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉換成并行方式，以供接收方使用。 缺點 ： 并行數(shù)據(jù)傳輸技術向來是提高數(shù)據(jù)傳輸率的重要手段，但是，進一步發(fā)展卻遇到了障礙。接收設備可同時接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。隨著計算機網絡化和微機分級分布式應用系統(tǒng)的發(fā)展，通信的功能越來越重要。系統(tǒng)采用了分布式結構設計和 RS485 總線通信， 通過軟件的改進實現(xiàn)了沒有主從機的通信方式， 安裝、使用方便，運行可靠，擴展靈活，可廣泛應用于 家庭、企業(yè)等場合 ，具有較好的應用前景 。這給 當今講究效率的 生活 方式 帶來了諸多不便。 29 程序的初始化調試 ............................................................................................................ 29 程序模塊的可行性調試 .................................................................................................... 29 遇到的問題及其解決 ........................................................................................................ 30