【正文】 ④印制電路板要按單點(diǎn)接電、單點(diǎn)心接地的原則送電?；蛘邎A弧折線布線，不要使用90176。③元件面和焊接面應(yīng)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(dǎo)線平行段過長(zhǎng)；加大信號(hào)線間距。②印制電路板要合理分區(qū)。（2）注意印制電路板的布線與工藝。使用隔離變壓器濾掉高頻噪聲，低通濾波器濾掉工頻干擾。（1）供電系統(tǒng)。針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，本系統(tǒng)分別從硬件和軟件兩個(gè)方面來探討一些提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。（6）數(shù)據(jù)發(fā)生變化。（5）定時(shí)不準(zhǔn)。（4）被控對(duì)象狀態(tài)不穩(wěn)定。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，指向了其它地方，運(yùn)行了錯(cuò)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(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。在單片機(jī)系統(tǒng)受強(qiáng)干擾后，造成程序計(jì)數(shù)器（PC）值的改變，破壞程序正常運(yùn)行。在單片機(jī)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(dǎo)致控制失常。當(dāng)干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)的前向通道疊加在信號(hào)上，會(huì)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(shí)，此現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。在這里分別對(duì)每個(gè)子程序的工作流程、工作原理以及過程都做了詳細(xì)的論述。本章主要闡述了照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的軟件程序主要由照明啟?？刂瞥绦颉⒄彰髁炼瓤刂瞥绦?、照明定時(shí)控制程序、人機(jī)交互程序、串行通信程序等組成。其他模塊在此時(shí)間內(nèi)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。當(dāng)最后一個(gè)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(shè)置的接收等待時(shí)間延遲之后，模塊將自動(dòng)通知所有接收設(shè)備斷開無線網(wǎng)絡(luò)連接、轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)。SRWF1模塊在使用之前要進(jìn)行無線信道、接口類型、接口速率、接口參數(shù)等的設(shè)定，在設(shè)置完成后便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)模塊收到單片機(jī)發(fā)來的第一個(gè)數(shù)據(jù)后自動(dòng)進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)同步等工作，因此第一個(gè)數(shù)據(jù)將在5個(gè)字節(jié)時(shí)間延遲后從接收方串口輸出。通信的協(xié)調(diào)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(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的準(zhǔn)備，然后主機(jī)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(yīng)；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。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)M2位置1，開始下一個(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)。圖412主機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖從機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì)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)算公式為： 定時(shí)器T1的溢出率的計(jì)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。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(duì)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。（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。單獨(dú)定時(shí)控制的主機(jī)程序流程圖同圖46所示，從機(jī)程序流程圖如圖411所示。從機(jī)的控制流程圖如圖410所示。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位7。如果在傳送過程中置RST為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。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。DA1302的控制字如表41所示。圖49單獨(dú)亮度控制從機(jī)程序流程圖照明定時(shí)控制系統(tǒng)是利用從機(jī)即單片機(jī)AT89C2051和時(shí)鐘芯片DS1302進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，主機(jī)采用串口通信方式對(duì)從機(jī)進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的設(shè)置，從機(jī)然后根據(jù)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行照明燈的啟停控制。從機(jī)在收到調(diào)亮或調(diào)暗的命令后，利用零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)電源過零點(diǎn)。 圖48全部亮度控制從機(jī)程序流程圖單獨(dú)亮度控制程序設(shè)計(jì)單獨(dú)照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)相同，也是開始時(shí)所有從機(jī)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待主機(jī)的呼叫，當(dāng)主機(jī)發(fā)出某一從機(jī)的地址時(shí)，所有從機(jī)將接收到的地址與本機(jī)地址相比較，如果相符，說明主機(jī)在呼叫自己，然后發(fā)回應(yīng)答信號(hào)，表示準(zhǔn)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。全部亮度控制程序設(shè)計(jì) 全部照明亮度控制系統(tǒng)就是主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址，所有從機(jī)都接收主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)命令是調(diào)亮還是調(diào)暗來進(jìn)行相應(yīng)的燈泡亮度控制。這樣，在每個(gè)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(gè)亮度級(jí)別。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中，將定時(shí)器1的溢出定為1/20000秒，每10次脈沖輸出一個(gè)2KHz頻率。在一定頻率的方波中，調(diào)整高電平和低電平的占空比，即可實(shí)現(xiàn)。圖46單獨(dú)啟?？刂浦鳈C(jī)程序流程圖圖47單獨(dú)啟?？刂茝臋C(jī)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。從機(jī)根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如果為打開命令，則輸出高電平驅(qū)動(dòng)可控硅動(dòng)作，開啟照明燈；如果為關(guān)閉命令，則輸出低電平使可控硅截止，停掉照明燈。主機(jī)收到從機(jī)發(fā)送來的回應(yīng)信息后，比較主機(jī)已發(fā)送的地址號(hào)與剛接收的地址號(hào)是否相符，如果不符，則發(fā)出錯(cuò)誤信息；如果相符，則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這時(shí)發(fā)送的每幀的第9位都為0。如果呼叫本機(jī)則進(jìn)入正式通信狀態(tài)，清除SM2，并把本機(jī)地址號(hào)發(fā)送給主機(jī)作為應(yīng)答，然后才開始接收主機(jī)發(fā)送來的信息。其具體的工作過程是：所有的從機(jī)在通信之前都把SM2位置1，隨時(shí)處于偵聽狀態(tài)。主機(jī)首先發(fā)送從機(jī)地址，被叫到的從機(jī)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)地址，然后主機(jī)向從機(jī)傳送數(shù)據(jù)，從機(jī)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息執(zhí)行相應(yīng)的命令。該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)的控制程序流程圖如圖44和圖45所示。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址信息時(shí)，廣播地址為00H，所有分機(jī)都接收到廣播地址信息，然后進(jìn)入正常通信狀態(tài)，清除SM2位，開始接收主機(jī)發(fā)送來的命令。工作方式：定時(shí)器T1設(shè)置為方式2，串口設(shè)置為工作方式3。主機(jī)與從機(jī)的數(shù)據(jù)通信波特率定為9600波特，每個(gè)從機(jī)都有唯一的地址號(hào)，用來區(qū)分各從機(jī)。在本系統(tǒng)中采用廣播式命令，不需要從機(jī)返回信息，從機(jī)之間也不能直接通信。在這個(gè)多機(jī)系統(tǒng)中采用的是主從式通信方式，主機(jī)即主控制器處于主導(dǎo)和支配地位，從機(jī)即分控制器一般以中斷方式來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。圖43LED數(shù)碼顯示程序流程圖照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā)出指令，通過RS485通信方式或無線數(shù)傳方式控制全部或部分分控制器所控制照明燈具的啟停，因此照明啟?？刂瞥绦蛴蓛刹糠纸M成，即全部啟?？刂婆c單獨(dú)啟?？刂苾刹糠?。這里選用的7447芯片是從BCD碼到SEG7段碼的轉(zhuǎn)換器，而74LS138是一個(gè)地址譯碼器，通過74LS138選通某個(gè)數(shù)碼管，然后根據(jù)7447傳送過來的SEG7段碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，而在非選通的時(shí)候，數(shù)碼管能夠保持原有的顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。系統(tǒng)通過軟件方法實(shí)現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取對(duì)應(yīng)命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能。（3） 利用增值、減值鍵控制照明燈具的亮度。系統(tǒng)的按鍵定義除了基本的數(shù)字鍵（0～9）外，將其它的鍵依次定義為開、關(guān)、增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)六個(gè)命令鍵，其控制的基本功能是：（1） 通過數(shù)字鍵、確認(rèn)鍵輸入分控制器的地址以及定時(shí)功能的時(shí)間設(shè)置。延時(shí)的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動(dòng)的效果，太慢了又讓鍵盤太不靈活，錯(cuò)過較多的按鍵信號(hào)。讓單片機(jī)不響應(yīng)一些相關(guān)的抖動(dòng)信號(hào)，而只響應(yīng)一次確實(shí)存在的按鍵信號(hào)。由于鍵盤掃描的速度很快，而人按鍵總會(huì)持續(xù)一定的時(shí)間，因此只要單片機(jī)處在等待輸入的狀態(tài)，這個(gè)鍵盤掃描程序基本上不會(huì)錯(cuò)過任何一個(gè)按鍵信號(hào)。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，在進(jìn)行鍵盤掃描時(shí)，首先把矩陣鍵盤列線的第一根線置高，然后分別再檢測(cè)矩陣鍵盤行線是否有高電平的信號(hào)，如果有信號(hào)，那么就證明這根行線與第一根列線相交處的按鍵被按下了，單片機(jī)就讀入這個(gè)鍵值。本系統(tǒng)的鍵盤采用的是44矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。圖41照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)，主要是解決按鍵的掃描與信息的顯示，讓操作者能夠靈活地控制系統(tǒng)工作。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。本著軟件設(shè)計(jì)的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計(jì)方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法來完成的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，通過有線與無線串行通信程序來完成控制功能，通過軟件定義鍵盤功能，通過編程完成LED數(shù)碼顯示等等，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。主控制器通過串口使用RS485通信方式或者無線數(shù)傳方式向分控制器發(fā)出信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明燈的啟停、亮度調(diào)節(jié)、定時(shí)控制等功能。主控制器的外圍電路主要有鍵盤接口、LED數(shù)碼顯示接口、看門狗接口、RS485通信接口、無線數(shù)傳接口以及晶振等。本章詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)過程，從系統(tǒng)主控制器的硬件電路設(shè)計(jì)到分控制器的硬件電路設(shè)計(jì)，然后是RS485通信電路設(shè)計(jì)與無線數(shù)傳模塊的電路連接。（14） 看門狗實(shí)時(shí)監(jiān)控?？稍O(shè)置的接口等待時(shí)間使模塊既能用于高速用戶設(shè)備（如DSP系統(tǒng)）也可適用低速系統(tǒng)（如51系統(tǒng)）。（13） 兩種接口收發(fā)等待時(shí)間。采用高性能單片處理器ATMega8L,外圍電路少，可靠性高，故障率低。（12） 高可靠性，體積小、重量輕。即使是半雙工通信，用戶也無需編制多余的程序，只要從接口收/發(fā)數(shù)據(jù)即可，其它如空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)連接，控制等操作，SRWF1型模塊能夠自動(dòng)完成。COM2由用戶自定義為標(biāo)準(zhǔn)的RS232/RS485接口（用戶只需要拔/插短路器再上電即可改變接口類型）。SRWF1型模塊標(biāo)準(zhǔn)配置提供8個(gè)信道，根據(jù)用戶需要，可擴(kuò)展到16/32信道，滿足用戶多種通信組合方式的需求。（7） 多信道，多速率。提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議。（6） 透明的數(shù)據(jù)傳輸。（5） 傳輸距離遠(yuǎn)?；贔SK的調(diào)制方式，采用高效無線通信協(xié)議，在信道誤碼率為102時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率105～106。載頻頻率429438MHz，也可提供315/868/915MHz等載頻ISM頻段工作頻率，無需申請(qǐng)頻點(diǎn)。單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊SRWF1的電路連接如圖318所示。主控制器與分控制器各使用一個(gè)無線數(shù)傳模塊，形成發(fā)送與接收的無線通信通道。該模塊的通信信道是半雙工的，最適合點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式。無線數(shù)據(jù)傳輸需要通過無線數(shù)傳模塊來實(shí)現(xiàn)。使從機(jī)串行口處于偵聽狀態(tài)。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，這里選用120Ω的電阻。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)RE端為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE端為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可，；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。主機(jī)與從機(jī)的通信電路圖分別如圖316與圖317所示。200mV，大大提高了通信距離，在100K bps速率下通信距離可達(dá)1200m，如果通信距離縮短，最大速率可達(dá)10M bps。當(dāng)檢測(cè)到交流電的過零點(diǎn)時(shí)，就去觸發(fā)雙向可控硅，同時(shí)通過PWM信號(hào)的輸出控制雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，最終達(dá)到控制燈泡亮度的目的。當(dāng)調(diào)制頻率大于市電頻率，可控硅將處于連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)而不能達(dá)到調(diào)壓的目的，因此必須使用過零檢測(cè)作為觸發(fā)可控硅的基點(diǎn)。由于89C2051單片機(jī)沒有PWM信號(hào)輸出功能，所以在這里采用單片機(jī)定時(shí)器配合軟件的方法來實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的輸出。燈泡的亮度與加在燈泡兩端的電壓成比例，而燈泡兩端的電壓與可控硅的導(dǎo)通角成比例，這樣通過調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來控制可控硅的導(dǎo)通角。圖315脈沖波形圖則輸出電壓的平均值為：U=VCCT1/T=αVCC其中α=T1/T（正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖周期的比值