【正文】 的數據信息，然后根據命令是調亮還是調暗來進行相應的燈泡亮度控制。這樣，在每個 1/2020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。 在進行實驗中，將定時器 1的溢出定為 1/20200秒，每 10次脈沖輸出一個2KHz頻率。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。 開 始初 始 化調 用 鍵 盤 掃 描 子 程 序取 鍵 值有 鍵 按 下 嗎發(fā) 送 地 址 給 從 機返 回YN接 收 從 機 返 回 的 地 址兩 個 地 址 相 符 嗎發(fā) 送 數 據 給 從 機 送 顯 錯 誤 信 息 “ 0 E ”YN 圖 46 單獨 啟停 控制主機程序流程圖 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 22 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址與 本 機 地 址 相 符 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數 據是 打 開 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 高 電 平返 回是 關 閉 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 低 電 平NYYNYN向 主 機 發(fā) 送 本 機 地 址 圖 47 單獨 啟停 控制從機程序流程圖 照明亮度控制程序設計 照明亮度控制系統是利用主控 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 根據命令執(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。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)送數據信息，這時發(fā)送的每幀的第 9位都為 0。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。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)。主機首先發(fā)送從機地址，被叫到的從機向主機發(fā)送本機地址，然后主機向從機傳送數據，從機根據接收的數據信息執(zhí)行相應的命令。 該系統的主機和從機的控制程序流程圖如圖 44 和圖 45 所示。主機向從機發(fā)送廣播地址信息時，廣播地址為 00H，所有分機都接收到廣播地址信息，然后進入正常通信狀態(tài)，清除 SM2 位，開始接收主機發(fā)送來的命令。工作方式：定時器 T1 設置為方式 2，串口設置為工作方式 3。主機與從機的數據通信波特率定為 9600 波特，每個從機都有唯一的地址號，用來區(qū)分各從機。在本系統中采用廣播式 命令，不需要從機返回信息，從機之間也不能直接河北工程大學畢業(yè)設計說明書 19 通信。 在這個多機系統中采用的是主從式通信方式，主機即主控制器處于主導和支配地位，從機即分控制器一般以中斷方式來接收和發(fā)送數據。 子 程 序 入 口初 始 化返 回YN查 表 取 段 碼段 碼 送 驅 動 顯 示位 碼 送 譯 碼 器 選 通 低 位數 碼 管數 字 是 否 顯 示 完顯 示 緩 沖 區(qū) 左 移關 顯 示 圖 43 LED數碼顯示程序流程圖 照明啟?？刂瞥绦蛟O計 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，即全部啟停控制與單獨啟停控制兩部分。 這里選 用的 7447 芯片是從 BCD 碼到 SEG7 段碼的轉換器，而 74LS138 是一個地址譯碼器，通過 74LS138 選通某個數碼管，然后根據 7447 傳送過來的 SEG7 段碼的數據河北工程大學畢業(yè)設計說明書 18 進行顯示 ，而在非選通的時候，數碼管能夠保持原有的顯示數據。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。 系統通過軟件方法實現該功能，即定義開、關、增值、減值、定時、確認等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取 對應 命令鍵的鍵值 ，然后執(zhí)行相應的子程序，實現所要求的控制功能。 （ 3） 利用 增 值 、減 值 鍵控制照明燈具的亮度。 系統的按鍵定義除 了基本的數字鍵（ 0～ 9）外，將其它的鍵依次定義為開、關、增值 、減 值 、定時、確認六個命令鍵， 其控制的基本功能是： （ 1） 通過數字鍵、確認鍵輸入分控制器的地址以及定時功能的時間設置。延時的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動的效果，太慢了又讓鍵盤太不靈活，錯過較多的按鍵信號。讓單片機不響應一些相關的抖動信號，而只響應一次確實存在的按鍵信號。 由于鍵盤掃描的速度很快，而人按鍵總會持續(xù)一定 的時間，因此只要單片機處在等待輸入的狀態(tài) ，這個鍵盤掃描程序基本上不會錯過任何一個按鍵信號。 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端， 在進行鍵盤掃描時，首先把矩陣鍵盤列線的第一根線置高，然后分別再檢測矩陣鍵盤行線是否有高電平的信號，如果有信號，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，單片機就讀入這個鍵值。 本系統的鍵盤采用的是 4 4 矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上。 照 明 控 制 系 統照 明 啟 停 控 制 照 明 亮 度 控 制 照 明 定 時 控 制 人 機 交 互 串 行 通 信全部啟?？刂茊为殕⑼？刂迫苛炼瓤刂茊为毩炼瓤刂迫慷〞r控制單獨定時控制鍵盤掃描L E D數碼顯示無線數傳R S4 8 5通信 圖 41 照明控制系統軟件 程序 總體結構圖 人機交互程序設計 系統的人機交互 程序 設計， 主要 是 解決按鍵的掃描與信息的顯示，讓操作者能河北工程大學畢業(yè)設計說明書 16 夠靈活地控制系統工作。結構化系統分析與設計貫穿整個軟件設計過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。 本著軟件設計的基本方法，照明控制程序的軟件設計方法是利用傳統的結構化 分析與設計方法來完成的。在照明控制系統中，硬件設備的功能是由軟件來定義的，如系統 要控制分布的照明燈具，通過有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 數碼 顯示等等，由此可見，軟件是控制系統中的一個重要組成部分。當有串行中斷產生時判別是否是本機號，若為本機地址則置 為高電平，發(fā) 送應答信息，然后再置 為低電平接收控制指令，繼續(xù)保持 為低電平，使串行收發(fā) 器處于接收狀態(tài)；若不是本機地址，使 為低電平，使串行收發(fā)器處于接收偵聽狀態(tài)。 為了提高系統的抗干擾能力，采用光電耦合器 TLP521 對通信系統進行光電隔離。 在進行通信時 只需要一個信號控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可。 MAX485 芯片內部含有一個驅動器和接收器。 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 13 ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩP 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39T1158 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 36 主機通信電路圖 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 37 從機通信電路圖 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 14 主機與從機選用的 RS485 通信收發(fā)器芯片為 MAX485， 它是 MAXIM 公司生產的用于 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。主機處于主導和支配地位，從機以中斷方式接收和發(fā)送數據，主機發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機或指定的從機，從機發(fā)送的信息只能為主機接收，從機之間不能直接通信。 200mV，大大提高了通信距離，在 100K bps 速率下通信距離可達 1200m，如果通信距離縮短，最大速率可達 10M bps。 當檢測到交流電的過零點時，就去觸發(fā)雙向可控硅，同時通過 PWM 信號的輸出控制雙向可控硅的導通時間，最終達到控制燈泡亮度 的目的。當調制頻率大于市電頻率，可控硅將處于連續(xù)導通狀態(tài)而不能達到調壓的目的，因此必須使用過零檢測作為觸發(fā)可控硅的基點。 由于 89C2051 單片機沒有 PWM 信號輸出功能，所以在這里采用單片機定時器配合軟件的 方法來實現 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通角成比例，這樣通過調節(jié) PWM 信號的占空比來控制可控硅的導通角 。 T 1T 2T 圖 35 脈沖波形圖 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 12 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節(jié)，這里采用 PWM（ Pulse Width Modulation） 方式 ,即脈沖寬度調制的簡稱， PWM 是一種周期一定而高低電平的占空比可以調制的方波信號，當輸出脈沖周期一定時，輸出脈沖的占空比越大相對應的輸出有效電壓越大。 零點檢測與可控硅控制電路的設計 這部分電路的設計采用單片機的 I/O口灌電流的方法控制可控硅實現開關與調光控制， 用光電耦合器 M0C3021 作為可控硅的驅動器，同時實現強、弱電的隔離。 — P3 口： 8 位準雙向 I/O 線。引腳上出現 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。 分控制芯片 AT89C2051 分控制器采用 低檔型的 AT89C2051（圖 34） 單片機作為微處理器， AT89C2051 也是美國 ATMEL 公司生產的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 2K bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM），兼容標準MCS51 指令系統，具有 15 線可編程 I/O 口，該單片機具有體積小、成本低、結構簡單、性價比較高等特點。接在晶振兩端的電容叫晶振的負載電容， 它會影響到晶河北工程大學畢業(yè)設計說明書 10 振的諧振頻率和輸出幅度，兩個電容量 均采用 30pf, 反饋系數是 ,可以滿足振蕩條件的 . 分控制器的電路設計 分控制器采用 低檔型 的 AT89C2051 單片機作為微處理器， AT89C2051 也是美國ATMEL 公司生產的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 2K bytes 的可