【正文】 RS485串行通信與無線數(shù)傳通信程序等。 23 第四章 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的軟 件設(shè)計(jì) 軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計(jì)算機(jī)不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計(jì)算機(jī)中的地位，而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，軟件也是非常重要的。分控制器的外圍電路主要有時(shí)鐘芯片接口、零點(diǎn)檢測電路、可控硅控制電路、 RS485通信電路、無線數(shù)傳電路以及看門狗與晶振等。系統(tǒng)的主控制22 器和分控制器分別是以 AT89C51與 AT89C2051單片機(jī)為基礎(chǔ)，按照所要求的功能配上相應(yīng)的外圍電路。 ATMega8L的看門狗監(jiān)控內(nèi)部功能，改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品的可靠性。 可設(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)）。 采用高性能單片處理器 ATMega8L,外 圍電路少，可靠性高，故障率低。 接收電流 20mA，發(fā)射電流 40mA,休眠時(shí)電流僅為 20uA。 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型模塊能夠自動完成。 可 1次傳輸無限長度的數(shù)據(jù)，用戶編程更加靈活。 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）。 （ 8） 雙串口， 3種接口方式。 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。自動過濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號及假數(shù)據(jù)（所發(fā)即 所收）。 （ 6） 透明的數(shù)據(jù)傳輸。 （ 5） 傳輸距離遠(yuǎn)。基于 FSK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 。 R X DT X DR X DT X DV C CGNDS G N D8 9 C 5 18 9 C 2 0 5 1 S R W F 1+ 5 V 圖 單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊的連接 SRWF1模塊的特性 （ 1） 微發(fā)射功率 :最大 10dbm（ 10mW）的 發(fā)射功率。模塊的數(shù)據(jù)輸入和輸出端與單片機(jī)的串行口連接，即模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)射端 TXD與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入端 RXD連接；模塊的串行數(shù)據(jù)接收端 RXD與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端 TXD連接。單片機(jī)與無線數(shù)傳模塊之間可以 進(jìn)行信息的傳送與回饋，即所謂的雙向通信。本系統(tǒng)選用的是上海桑銳電子科技有限公司生產(chǎn)的 SRWF1型微功率無線數(shù)傳模塊。當(dāng)有串行中斷產(chǎn)生時(shí)判別是否是本機(jī)號，若為本機(jī)地址則置 ，發(fā)送應(yīng)答信息，然后再置 ，繼續(xù)保持 ，使串行收發(fā)20 器處于接收狀態(tài)；若不是本機(jī)地址，使 ，使串行收發(fā)器處于接收偵聽狀態(tài)。 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，采用光電耦合器 TLP521對通信系統(tǒng)進(jìn)行光電隔離。 在進(jìn)行通信時(shí) 只需要一個(gè)信號控制 MAX485的接收和發(fā)送即可。 MAX485芯片內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動器和接收器。 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039T1158 9 C 5 1I N T 012R E S E T9RD17WR16E A /V P P31A L E /P30P S E N29V C C40GND20T L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K Ω 圖 主機(jī)通信電路圖 19 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩT L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K ΩR S T /V pp1R X D /P 3. 02T X D /P 3. 13X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 3. 26I N T 1/ P 3. 37T 0/ P 3. 48T 1/ P 3. 59GND10V C C20P 1. 719P 1. 618P 1. 517P 1. 416P 1. 315P 1. 214P 1. 1/ A I N 113P 1. 0/ A I N 012P 3. 71189 C 20 51 圖 從機(jī)通信電路圖 主機(jī)與 從機(jī)選用的 RS485通信收發(fā)器芯片為 MAX485，它是 MAXIM公司生產(chǎn)的用于 RS 485通信的低功率收發(fā)器件， 采用單一電源 +5 V工作，額定電流為 300 μA ，采用半雙工通 信 方式。主機(jī)處于主導(dǎo)和支配地位，從機(jī)以中斷方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機(jī)或指定的從機(jī)，從機(jī)發(fā)送的信息只能為主機(jī)接收，從機(jī)之間不能直接通信。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作為觸發(fā)可控硅的基點(diǎn)。 由于 89C2051單片機(jī)沒有 PWM信號輸出功能，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信號的占空比來控制可控硅的導(dǎo)通角。 17 T 1T 2T 圖 脈沖波形圖 則輸出電壓的平均值為： U=VCC T1/T=α VCC 其中α =T1/T（正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖周期的比值）稱為占空比，α的變化范圍為 0≤α≤ 1， VCC為電源電壓。對于照明燈的亮度調(diào)節(jié)，這里采用 PWM（ Pulse Width Modulation） 方式 ,即脈沖寬度調(diào)制的簡稱，PWM是一種周期一定而高低電平的占空比可以調(diào)制的方波信號，當(dāng)輸出脈沖周期一定時(shí)，輸出脈沖的占空比越大相對應(yīng)的輸出有效電壓越大。 零點(diǎn)檢測與可控硅控制電路的設(shè)計(jì) 這部分電路的設(shè)計(jì)采用單片機(jī)的 I/O口灌電流的方法控制可控硅實(shí)現(xiàn)開關(guān)與調(diào)光控制，用光電耦合器 M0C3021作為可控硅的驅(qū)動器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)、弱電的隔離。當(dāng) VCC1大于 VCC2+， VCC1給 DS1302供電。 DS1302采用雙電源系統(tǒng)供電， VCC1在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式下 VCC2連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。其中位 7必須為 1；位 0為 0時(shí)向芯片寫入數(shù)據(jù)，為 1時(shí)從芯片讀出數(shù)據(jù)；位 6～位 1選定芯片中的地址。在本系統(tǒng)中， 89C2051為主器件， DS1302為從器件，主器件在總線上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖、尋址信號、數(shù)據(jù)信號等，而從器件則相應(yīng)接收數(shù)據(jù)、送出數(shù)據(jù)。 RST接在 ，此引腳為高電平時(shí)，選中該芯片，可對其進(jìn)行操作。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于 31日時(shí)可自動調(diào)整。 30pF30pF1 2 M H zR S T /V pp1R X D /P 2T X D /P 3X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 6I N T 1/ P 7T 0/ P 8T 1/ P 9GND10V C C20P 19P 18P 17P 16P 15P 14P 13P 12P 1189 C 20 51V C C 1R S TS C L KI / OV C C 2X1X2GNDD S 1 3 0 2+ 5V20pF20pF3 2 .7 6 8 K H z+ 5V330Ω330Ω39Ω0 .0 1 u F100Ω+ 5 V7404M O C 3 0 2 11246~ 2 2 0 VB T 1 3 1B A T T E R Y3 . 6 VW D OR E S E TW D IMRV C CGNDM A X 8 1 3 L+ 5VD220nFVIVOGND220nFL M 7 8 0 5123V C C+ 5 V~ 2 2 0 VD1D210V+1 K Ω+ 5 VD3D41 .5 K Ω+ 5 VL M 3 1 1 圖 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖 16 時(shí)鐘芯片的接口設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)利用單片機(jī) 89C2051和時(shí)鐘芯片 DS1302進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于定時(shí)控制照明燈具的啟停。 分控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、可控硅控制電路、零點(diǎn)檢測電路、看門狗電路、通信接口電路等組成。 （ 4）手動復(fù)位： 如果需要對系統(tǒng)進(jìn)行手動復(fù)位，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。 （ 2）對 +5V 電源進(jìn)行監(jiān)視：當(dāng) +5V 電源正常時(shí)， RESET 為低電平