【正文】 同時(shí)還要感謝在百忙之中進(jìn)行論文評(píng)審的老師們，對(duì)論文的不足之處敬請(qǐng)批評(píng)指正！ 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 參考文獻(xiàn) [1] 王幸之，鐘愛(ài)琴等 . AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2020 [2] 孫涵芳，徐愛(ài)卿 . 單片機(jī)原理 及應(yīng)用 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1996 [3] 陽(yáng)憲惠 . 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 1999 [4] 求是科技 . 8051系列單片機(jī) C程序設(shè)計(jì)完全手冊(cè) .北京：人民郵電出版社， 2020 [5] 房小翠，王金鳳 . 單片機(jī)使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) . 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1999 [6] 李華 . MCS51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [7] 吳金戎，沈慶陽(yáng)等 . 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [8] 陳新忠 . 基于 RS485總線的單片機(jī)多機(jī)通信軟件設(shè)計(jì) . 現(xiàn)代電子技術(shù)， 2020.（ 3） P8～10 [9] 樊宇，程全 . 基于 RS485總線實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離多機(jī)主從式通信技術(shù) . 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 2020. 19（ 7） P71～ 73 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 致 謝 本文在覃智廣老師的精心指導(dǎo)下完成，在這幾個(gè)月的工作和學(xué)習(xí)期間，我深深地感到從老師那里學(xué)到的不僅僅是知識(shí)和技術(shù)，更重要的是他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，實(shí)事求是的工作作風(fēng)和高風(fēng)亮節(jié)的做人品質(zhì)。但一個(gè)較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時(shí)間內(nèi)就可以完成的，它需要不斷的完善和發(fā)展，需要做大量的工作和時(shí)間的檢驗(yàn)。雖然系統(tǒng)已經(jīng)考慮了可靠性設(shè)計(jì)問(wèn)題，如看門狗技術(shù)、復(fù)位電路、光電耦合等在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，但這也只是針對(duì)部分問(wèn)題做了解決，一些詳細(xì)的設(shè)計(jì)還有待于解決， 離真正的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用還有一定的距離。主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。 當(dāng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)都完成的時(shí)候就可以看到虛擬的基于單片機(jī)的低功耗計(jì)數(shù) 系統(tǒng)的運(yùn)行，以下為仿真效果： （ 1）編譯結(jié)束，添加 HEX文件單擊 PROTEUS運(yùn)行按鈕，本系統(tǒng)的定時(shí)（ 10分鐘）顯示仿真圖如圖 51。 Proteus軟件由 ISIS和 ARES兩個(gè)軟件構(gòu)成，其中 ISIS是原理圖編輯與仿真軟件， ARES是布線編輯軟件。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 系統(tǒng)仿真 前面已經(jīng)把單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)完成了，下一步就可以著手進(jìn)行仿真，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的過(guò) 程之中肯定有許多的錯(cuò)誤，需要進(jìn)行仿真來(lái)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和調(diào)試錯(cuò)誤。 無(wú)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(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)通信程序流程圖分別如圖 411與 412所示。 當(dāng)發(fā)送方最后一個(gè)數(shù)據(jù)被發(fā)送后需延遲 68個(gè)字節(jié)才能接收空中其他模塊的數(shù)據(jù)。如要傳送 1個(gè)數(shù)據(jù)幀，此時(shí)間延遲將逐漸減少。 這些工作都 需要通信協(xié)議來(lái) 完成，可保證在任何一個(gè)瞬間，通信網(wǎng)中只有一個(gè)模塊處于發(fā)送狀態(tài)，避免相互干擾。 無(wú)線數(shù)傳通信程序設(shè)計(jì) 這里所設(shè)計(jì)的無(wú)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(shè)為主站，所有分控制器設(shè)為從站，所有從站都編一個(gè)唯一的地址。如果函數(shù)返回 0，表示數(shù)據(jù)被成功接收，向主機(jī)發(fā)送成功信號(hào)，隨后，程序?qū)?SM2位置 1，重新開(kāi)始下一個(gè)數(shù)據(jù)通信流 程。如果接收函數(shù)返回 0xff,表示數(shù)據(jù)校驗(yàn)失敗，程序等待主機(jī)重新發(fā)送數(shù)據(jù)。 （ 2）如果串口有數(shù)據(jù)接收（收到地址幀），則從機(jī)會(huì)將該幀中的地址信息先與廣播地址進(jìn)行比較，如果是廣播地址，則做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，如果是其它地址，則與本機(jī) 地址比較，如果相同，則發(fā)送應(yīng)答信息，應(yīng)答信息內(nèi)容應(yīng)為本機(jī)地畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 址，否則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)，從機(jī)繼續(xù)處于等待呼叫狀態(tài)。 從機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì) 圖 412 從機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖 從機(jī)通信程序也被分為預(yù)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(gè)部分。 （ 3）發(fā)送完數(shù)據(jù)后，主機(jī)等待從機(jī)的校驗(yàn)信號(hào)，如果接收到 0X0F數(shù)據(jù)，表示發(fā)送成功，通信結(jié)束，否則主機(jī)將重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直至發(fā)送成功 。主機(jī)的數(shù)據(jù)通信的基本流程如下： （ 1）主機(jī)首先向所有從機(jī)發(fā)送地址幀對(duì)要通信的從機(jī)進(jìn)行呼叫，發(fā)送地址幀時(shí)需將 TB8位置 1。 單片機(jī)的串口工作在方式 3下，其波特率由定時(shí)器 1（ T1）的溢出率決定，計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 算公式為： 波特率 = 的溢出率T1322 S M O D ? （ 4— 1） 定時(shí)器 T1的溢出率的計(jì)算公式為： )12(32 的初值溢出率 Tf ko s c ??? （ 4— 2） 則波特率的公式變?yōu)椋? )T12(32322 S M O D 的初值波特率 ???? ko s cf （ 4— 3） 系統(tǒng)所采用的晶振頻率為 ， T1工作在模式 3下，波特率 =9600b/s。 表 42 傳輸數(shù)據(jù)格式 字節(jié)數(shù) n 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 數(shù)據(jù) n 字節(jié)奇偶校驗(yàn) 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(guò)對(duì) TB8位置 1或 0來(lái)確定要發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。 （ 5）當(dāng)主機(jī)需要與其他從機(jī)通信時(shí)，可以再次發(fā)出地址幀尋呼從機(jī)，重復(fù)這一過(guò)程。如果地址不同，則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)， SM2位不變。 （ 3）從機(jī)接收到地址幀后 ，如果是廣播地址幀，則所有從機(jī)都將其 SM2位置0，準(zhǔn)備接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則將本機(jī)地址與幀中地址進(jìn)行比較。利用這一功能，可以按照如下步驟進(jìn)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)。若從機(jī)的控制位 SM2被設(shè)為 1，則當(dāng)接收的是地址幀時(shí)，數(shù)據(jù)裝入 SBUF，并置RI=1，向 CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，若接收的是數(shù)據(jù)幀，則不產(chǎn)生中斷，信息被拋棄。在通信中，主機(jī)與各個(gè)從機(jī)進(jìn)行通信，必須能對(duì)各個(gè)從機(jī)進(jìn)行識(shí)別，這一識(shí)別功能是利用串口控制寄存器 SCON的 SM2位實(shí)現(xiàn)的。 圖 410 單獨(dú)定時(shí)控制從機(jī)控制程序流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 照明亮度控制程序見(jiàn)附錄 一 。 單獨(dú)定時(shí)控制程序設(shè)計(jì) 主控制器使用鍵盤輸入被呼叫分控制器的地址，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向所有分控制器傳送，在分控制器將該地址與本機(jī)地址進(jìn)行比較后，判斷是否是呼叫自己，如果是呼叫本機(jī)，就將本機(jī)地址傳送給主控制器，進(jìn)一步接收傳送的數(shù)據(jù)，然后分控制器就將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 DS1302芯片，等到設(shè)定的時(shí)間到達(dá)時(shí)就執(zhí)行關(guān)閉照明燈的命令。 全部定時(shí)控制程序設(shè)計(jì) 圖 49 全部定時(shí)控制從機(jī)程序流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 在全部定時(shí)控制系統(tǒng)中是通過(guò)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(wǎng)絡(luò)中發(fā)送時(shí)間數(shù)據(jù)信息，分控制器在收到時(shí)間數(shù)據(jù)后寫(xiě)入 DS1302芯片，等到設(shè)定時(shí)間到達(dá)后，單片機(jī)發(fā)出命令關(guān)閉照明燈。在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0開(kāi)始。當(dāng) RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302進(jìn)行操作。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 表 41 DS1302的控制字 在 DS1302芯片中，通過(guò)把 RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 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(xiě)入到 DS1302中；位 6如果為 0，則表示存取日歷時(shí)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(jìn)行寫(xiě)操作，為 1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。該系統(tǒng)的主機(jī) 控制程序流程圖同圖 46所示，從機(jī)控制程序流程圖如圖 48所示。主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答后，則開(kāi)始一次通信，通信完畢，從機(jī)繼續(xù)處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，等待呼叫。該系統(tǒng)的主機(jī)控制程序流程圖同圖 43所示，從機(jī)控制程序流程圖如圖 47所示。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。這每 10次脈沖再用來(lái)控制 高 低電平的 10個(gè)比值。假設(shè)把一個(gè)周期分為 10個(gè)時(shí)間等份，如果方波中的高低電平占空比是 1:9如果高低電平占空比是 9:1，這時(shí)就是一個(gè)比較亮的亮度，高低電平占空比為 0:10時(shí)，燈泡是滅的，高低電平占空比為 10:0時(shí)，燈泡最亮。在這里對(duì)于燈泡亮度的調(diào)節(jié)是通 過(guò)PWM方式來(lái)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(méi)有 PWM輸出，只能通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)控制程序流程圖分別如圖 45與 46所示。只有 SM2=0的從機(jī)才能接收到主機(jī)發(fā)送的信息。而其它從機(jī)由于地址號(hào)不符，他們的 SM2位仍然為 1，仍處于偵聽(tīng)狀態(tài)，無(wú)法接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)的地址信息時(shí)，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)。單片機(jī)的工作方式同全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)。 圖 44 全部啟停控制從機(jī)程序流程圖 單獨(dú)啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì) 單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)主機(jī)發(fā)送給指定的從機(jī)命令信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)照明燈的啟?？刂?。從機(jī)收到的命令是開(kāi)燈時(shí)，向 ，打開(kāi) MOC3021驅(qū)動(dòng)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(shí)，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。 圖 43 全部啟?？刂浦鳈C(jī)程序流程圖 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(shí)處于對(duì)通信線路監(jiān)聽(tīng)的狀態(tài)，只能收到主機(jī)發(fā)送來(lái)的機(jī)號(hào)信息。單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時(shí)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）。主機(jī)由 AT89C51單片機(jī)充當(dāng)，從機(jī)為 AT89C2051單片機(jī)。在主從式多機(jī)系統(tǒng)中