【正文】 ，主機采用串口通信方式對從機進行定時時間的設(shè)置，從機然后根據(jù)設(shè)定的時間進行照明燈的啟?？刂?。從機在收到調(diào)亮或調(diào)暗的命令后，利用零點檢測電路檢測電源過零點，一旦單片機的，就會向 PWM信號以調(diào) 高或調(diào)低燈泡的亮度。 單獨亮度控制程 序設(shè)計 單獨照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨照明啟停控制系統(tǒng)相同，也是開始時所有從機處于 偵聽 狀態(tài)，等待主機的呼叫，當主機發(fā)出某一從機的地址時，所有從機將接收到的地址與本機地址相比較，如果相符，說明主機在呼叫自己，然后發(fā)回應(yīng)答信號，表示準備好開始接收后面的命令，否則不予理睬，繼續(xù) 偵聽 呼叫地址。 全部亮度控制程序設(shè)計 全部照明亮度控制系統(tǒng)就是主機向從機發(fā)送廣播地址，所有從機都接收主機發(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)暗來進行相應(yīng)的燈泡亮度控制。這樣，在每個 1/20xx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 1/20xx0秒，每10次脈沖輸出一個 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，即可實現(xiàn)。 照明亮度控制程序設(shè)計 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。河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 18 從機根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的動作，如果為打開命令，則輸出高電平驅(qū)動可控硅動作，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。主機收到從機發(fā)送來的回應(yīng)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(shù)據(jù)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(yīng)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(shù)據(jù)，從機根據(jù)接收的數(shù)據(jù) 信息執(zhí)行相應(yīng)的命令。該系統(tǒng)的主機和從機的控制程序流程圖如圖 。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(shè)置為方式 2，串口設(shè)置為工作方式 3。主機與 從機的數(shù)據(jù)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(tǒng)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通信。 在這個多機系統(tǒng)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(shù)據(jù)。 圖 LED數(shù)碼顯示程序流程圖 照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 照明的啟停控制主要是由主控制器發(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，即全部啟停控制與單獨啟?？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 是一個地址譯碼器，通過 74LS138 選通某個數(shù)碼管，然后根據(jù) 7447 傳送過來的 SEG7 段碼的數(shù) 據(jù)進行顯示，而在非選通的時候，數(shù)碼管能夠保持原有的顯示數(shù)據(jù)。當某段驅(qū)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(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)通過軟件方法實現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時、確認等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取對應(yīng)命令鍵的鍵值，然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實現(xiàn)所要求的控制功能。 c） 利用增值、減值鍵控制照明燈具的亮度。最后將行值和列值相加即得十六進制的鍵值，每個十六進制鍵值對應(yīng)相應(yīng)的 操作功能，如表 41所示 表 41 鍵值對應(yīng)表 鍵值 操作功 能 鍵值 操作功 能 鍵值 操作功 能 鍵值 操作功 能 0 1 4 5 8 9 C ↑ 1 2 5 6 9 0 D ↓ 2 3 6 7 A 開 E 定時 3 4 7 8 B 關(guān) F 確認 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、確認六個命令鍵，其控制的基本功能是： a） 通過數(shù)字鍵、確認鍵輸入分控制器的地址以及定時功能的時間設(shè)置。每掃完一行后，若無鍵按下，則行值寄存器加上 04H；若有 鍵按下，行值寄存器保存原值，轉(zhuǎn)而求相應(yīng)的列值。即先令 0，然后讀入列值，若列值等于 FH,說明該行無鍵按下，再令 0，對下一行進行掃描；若掃描某一行讀入的列值不等于 FH,則說明該行有鍵按下，求出鍵值。 c)若確實有鍵按下，則求出按下鍵的鍵值。如果沒有鍵值按下，讀入的列值為 FH,如果有鍵按下，則不為 FH。 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端， 采用編程掃描工作方式的行掃描法，步驟如下： a)判斷是否有鍵按下。 鍵盤掃描程序設(shè)計 本系統(tǒng)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。 圖 照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖 人機交互程序設(shè)計 系統(tǒng)的人機交互程序設(shè)計，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)計貫穿整個軟件設(shè)計過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。本著軟件設(shè)計的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計方法來完成的。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)中的一個重要組成部分。 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由用戶自定義為標準的 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）。 h） 雙串口， 3種接口方式。 SRWF1型模塊標準配置提供 8個信道，根據(jù)用戶需要，可擴展到 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）。 f） 透明的數(shù)據(jù)傳輸。 e） 傳輸距離遠?；?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，可得到實際誤碼率 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 單片機與無線數(shù)傳模塊的連接 SRWF1模塊的特性 a） 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與單片機的串行數(shù)據(jù)輸出端 TXD連接。單片機與無線數(shù)傳模塊之間可以進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。當有串行中斷產(chǎn)生時判別是否是本機號，若為本機地址則河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 12 置 ，發(fā)送應(yīng)答信息，然后再置 ，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 ，使串行收發(fā)器處于接收偵聽狀態(tài)。 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 從機通信電路圖 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(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收 器。 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(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。主機處于主導和支配地位，從機以中斷方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，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(diào)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(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。 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河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 10 軟件 的方法來實現(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通角。 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，當輸出脈沖周期一定時，輸出脈沖的占空比越大相對應(yīng)的輸出有效電壓越大。 零點檢測與可控硅控制電路的設(shè)計 這部分電路的設(shè)計采用單片機的 I/O 口灌電流的方法控制可控硅實現(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，同時實現(xiàn)強、弱電的隔離。當