【正文】 一次讀寫需16個時鐘脈沖，前8個脈沖輸入操作地址和讀寫命令。串行數(shù)據(jù)線I/，所有的單片機地址、命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。DS1302與單片機的連接僅需要3根線，即SCLK、I/O、RST。DS1302是美國Dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。分控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、實時時鐘芯片、可控硅控制電路、零點檢測電路、看門狗電路、通信接口電路等組成。d）手動復(fù)位：如果需要對系統(tǒng)進行手動復(fù)位，只要按下手動復(fù)位按鈕，就能對系統(tǒng)進行有效的復(fù)位。b）對+5V電源進行監(jiān)視：當+5V電源正常時，RESET為低電平，單片機正常工作；當+5V電源電壓降至+，RESET輸出高電平，對單片機進行復(fù)位。MR與WDO經(jīng)過一個二極管連接起來，RESET接單片機的復(fù)位輸入腳RESET，MR經(jīng)過一個復(fù)位按鈕接地。4個7段數(shù)碼管都被接成共陽極方式?！?jīng)7447芯片后，翻譯成7段數(shù)碼管a、b、c、d、e、f、g相應(yīng)的段，并輸出點亮數(shù)碼管相應(yīng)的段。每當按下一個鍵時，對應(yīng)的行線與列線就會連通，這樣單片機就能檢測出信號，并通過鍵盤掃描程序?qū)︽I盤進行掃描，以識別被按鍵的行、列位置。該形式的鍵盤，每個按鍵開關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識別鍵碼。 主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖 鍵盤的接口設(shè)計鍵盤的結(jié)構(gòu)形式有兩種，即獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。 系統(tǒng)性能指標及技術(shù)要求a）照明啟停控制系統(tǒng) 1) 全開 2) 全關(guān) 3) 單獨開 4) 單獨關(guān)b）照明亮度控制系統(tǒng) 1) 全部亮度調(diào)節(jié) 2) 單獨亮度調(diào)節(jié)c）定時控制系統(tǒng) 1) 對全部照明燈進行定時控制 2) 對每個照明燈進行定時控制89C51數(shù)碼顯示及驅(qū)動電路通信接口電路看門狗鍵盤晶振電源 主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖89C2051電源看門狗晶振時鐘電路零點檢測電路可控硅控制電路 分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖3 基于單片機的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 主控制器的電路設(shè)計主控制器采用AT89C51單片機作為微處理器，AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元。系統(tǒng)在單片機的控制之下完成數(shù)據(jù)的通信、顯示，同時能夠控制照明燈具，其硬件電路只是系統(tǒng)的實施工具，大量的工作是由軟件來完成的。主控制器無線數(shù)傳模塊分控制器無線數(shù)傳模塊主控制器無線數(shù)傳模塊… 無線數(shù)傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的主控制器通過RS485總線或無線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控制器，同時將信息送給數(shù)碼顯示單元進行顯示，并有看門狗電路對運行程序進行有效監(jiān)視。主控制器RS485接口RS485接口分控制器RS485接口分控制器RS485接口分控制器… 有線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也是由主控制器和分控制器兩部分組成。這三部分共同完成了主控制器通過有線、無線通信方式與分控制器進行信息交換，達到控制照明燈具的目的。本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計方法，先編寫各個功能模塊子程序，然后進行組合與調(diào)整，經(jīng)過調(diào)試后，達到設(shè)計功能要求。軟件設(shè)計的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采用51系列單片機，因此使用Keil C語言進行開發(fā)。硬件電路的設(shè)計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。在系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。硬件設(shè)計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調(diào)試、測試，以達到設(shè)計要求。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計算機系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入/輸出（Input/Output，簡稱I/O）接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機的硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機。單片微型計算機就是將中央處理單元、存儲器、定時/計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。無線數(shù)傳技術(shù)是通過單片機的串口與無線數(shù)傳模塊連接，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)由無線數(shù)傳模塊向空中發(fā)出，然后由另一個終端設(shè)備的無線數(shù)傳模塊從空中接收數(shù)據(jù)，這樣就實現(xiàn)了預(yù)期的任務(wù)。無線數(shù)字傳輸技術(shù)日益完善，其重要性也被人們所認識，相應(yīng)的基于無線數(shù)字傳輸?shù)漠a(chǎn)品也隨處可見。正因為RS485的遠距離、多節(jié)點（32個）、可以自行定義協(xié)議以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS485成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標準。但總的來說，RS23RS422與RS485最初都是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的， EIA于1983年在RS422基礎(chǔ)上制定了RS485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA485A標準。RS232是最早的串行接口標準，在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng)用。1．3 有線通信技術(shù)在數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)上的分布式控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要采用串行通信來達到遠程信息交換的目的。根據(jù)使用客戶的經(jīng)驗，不僅使照明管理與設(shè)備維修簡單及降低費用外，還對環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。故當樓宇自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，照明系統(tǒng)亦受到影響。而今出現(xiàn)的樓宇自控系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現(xiàn)區(qū)域控制、定時通斷、中央監(jiān)控等功能。樓宇中人工光環(huán)境對于滿足人們的生活、學(xué)習(xí)、娛樂以及工作方面有著重要的意義。河北工業(yè)大學(xué)2012屆本科畢業(yè)論文1 引言1．1 課題背景 近十幾年來，隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，樓宇照明也相應(yīng)飛速發(fā)展。在樓宇的照明數(shù)量與質(zhì)量兩個方面均有顯著的變化與提高，特別是隨著人民生活水平進入小康水平，樓宇照明水平提高很快，追求人工照明光環(huán)境的舒適性、個性化、安全、節(jié)能等方面日見突出。1．2 課題思路照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過手動開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現(xiàn)遠距離控制。由于照明控制系統(tǒng)在樓宇自控系統(tǒng)中并非獨立，同時控制功能簡單，因此使用上有一定的局限性。隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控制的獨立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。本系統(tǒng)是以單片機為控制器的核心，其中上位機是以AT89C51為基礎(chǔ)，下位機是以AT89C2051為基礎(chǔ)，再連接外圍電路，通過現(xiàn)場總線RS485通信方式實現(xiàn)照明燈具的智能控制，也可以通過無線數(shù)傳模塊實現(xiàn)無線通信，從而達到照明燈具的智能控制。目前，有多種接口標準可用于串行通信，最常用的接口有RS23RS42RS485。其后發(fā)展起來的RS42RS485是平衡傳送的電氣標準，比起RS232非平衡的傳送方式在電氣指標上有了大幅度的提高。RS23RS422與RS485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。1．4 無線數(shù)傳技術(shù)有線傳輸?shù)姆绞诫m然使用非常廣泛且可靠性較高，但由于各方面的局限性，已經(jīng)在眾多方面被無線傳輸方式所取代。無線數(shù)字傳輸系統(tǒng)安裝簡便、使用效率高，可應(yīng)用于各個領(lǐng)域，例如，無線數(shù)據(jù)傳輸、無線數(shù)據(jù)采集、無線抄表、工業(yè)遙控、樓宇自動化、高檔玩具等等。1．5 單片機的應(yīng)用技術(shù)電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，促進微型計算機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機（單片微型計算機）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個部門和領(lǐng)域，它起到了越來越重要的作用。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺計算機。單片機由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（Central Processing Unit），簡稱CPU，是微機的核心部件。軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微機進行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微機按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。2 基于單片機的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計框架與性能 系統(tǒng)設(shè)計要點系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計。軟件設(shè)計部分，首先在總體設(shè)計中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計，擬定詳細的工作計劃；然后進行具體設(shè)計，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語言和工具，進行代碼設(shè)計等；最后是對軟件進行調(diào)試、測試，達到所需功能要求。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計方法，該方法保證設(shè)計電路的標準化、模塊化。硬件電路設(shè)計還包括輸入輸出接口設(shè)計，畫出詳細電路圖，標出芯片的型號、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機上進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計不當及時修改，最終達到設(shè)計目的。此編程工具相比匯編語言具有結(jié)構(gòu)化、適用范圍大、可移植性好等特點。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：a）上位機系統(tǒng)；b）下位機系統(tǒng)；c）通信系統(tǒng)。該多機通信系統(tǒng)采用RS485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機，從機主要負責對分布的照明燈具進行控制，用中斷的方式接收主機發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)并做出回應(yīng)。主控制器是發(fā)送遙控指令、發(fā)送數(shù)據(jù)信息、接收應(yīng)答信息等，分控制器接收數(shù)據(jù)與遙控指令，完成對照明燈具的控制。分控制器接收主控制器的發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令，通過可控硅電路對照明燈具進行開關(guān)、亮度控制，并且利用實時時鐘芯片對照明燈具進行定時開關(guān)控制。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負責完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(tǒng)正常工作的工具。主控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由鍵盤、數(shù)碼顯示及驅(qū)動電路、晶振、看門狗電路、通信接口電路等幾部分組成。本系統(tǒng)使用的是44矩陣式鍵盤，第一行從左到右為4，第二行為8，第三行為0、開、關(guān)，第四行為增值、減值、定時、確認。、。 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計數(shù)碼顯示與驅(qū)動電路由74LS138譯碼器、7447 TTL BCD7段高有效譯碼器/驅(qū)動器、4個數(shù)碼管以及5個A1015三極管組成。、控制三極管的導(dǎo)通，從而起到對相應(yīng)數(shù)碼管的選通作用。 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計本系統(tǒng)采用MAXIM公司的低成本微處理器監(jiān)控芯片MAX813L構(gòu)成硬件狗。該監(jiān)控電路的主要功能如下：a）系統(tǒng)正常上電復(fù)位：電源上電時，RESET端輸出200ms的復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位。c）看門狗定時器被清零，WDO維持高電平；當程序跑飛或死機時，“喂狗”信號，WDO跳變?yōu)榈碗娖?，由于MR端有一個內(nèi)部250mA的上拉電流，D導(dǎo)通MR獲得有效低電平，RESET端輸出復(fù)位脈沖，單片機復(fù)位，看門狗定時器清零，WDO又恢復(fù)成高電平。 分控制器的電路設(shè)計