【正文】 7段高有效譯碼器/驅(qū)動(dòng)器、4個(gè)數(shù)碼管以及5個(gè)A1015三極管組成。、控制三極管的導(dǎo)通，從而起到對(duì)相應(yīng)數(shù)碼管的選通作用。 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)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：（1）系統(tǒng)正常上電復(fù)位：電源上電時(shí)，RESET端輸出200ms的復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。 （3）看門狗定時(shí)器被清零，WDO維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，CPU不能在1．6s內(nèi)給出“喂狗”信號(hào)，WDO跳變?yōu)榈碗娖?，由于MR端有一個(gè)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(jī)復(fù)位，看門狗定時(shí)器清零，WDO又恢復(fù)成高電平。 分控制器的電路設(shè)計(jì)分控制器采用低檔型的AT89C2051單片機(jī)作為微處理器，AT89C2051也是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2K bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，具有15線可編程I/O口，該單片機(jī)具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比較高等特點(diǎn)。 分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖 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。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(dòng)調(diào)整。此引腳為高電平時(shí)，選中該芯片，可對(duì)其進(jìn)行操作。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(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)等，而從器件則相應(yīng)接收數(shù)據(jù)、送出數(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。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(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。當(dāng)VCC1大于VCC2+，VCC1給DS1302供電。 零點(diǎn)檢測(cè)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(dòng)器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)、弱電的隔離。對(duì)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(jiǎn)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(hào)，當(dāng)輸出脈沖周期一定時(shí)，輸出脈沖的占空比越大相對(duì)應(yīng)的輸出有效電壓越大。 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）稱為占空比，α的變化范圍為0≤α≤1，VCC為電源電壓。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(guò)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通角。由于89C2051單片機(jī)沒(méi)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(lái)實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的輸出。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(guò)零檢測(cè)作為觸發(fā)可控硅的基點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)到交流電的過(guò)零點(diǎn)時(shí)，就去觸發(fā)雙向可控硅，同時(shí)通過(guò)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。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。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。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。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。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，這里選用120Ω的電阻。使從機(jī)串行口處于偵聽狀態(tài)。 無(wú)線數(shù)傳電路的設(shè)計(jì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸需要通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(wú)線數(shù)傳電路的連接主控制器與分控制器各使用一個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊，形成發(fā)送與接收的無(wú)線通信通道。 單片機(jī)與無(wú)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。（2）（3） 高抗干擾能力和低誤碼率。（4） 完善的通訊協(xié)議。在視距情況下，天線高度3米，可靠傳輸距離300m。自動(dòng)過(guò)濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號(hào)及假數(shù)據(jù)（所發(fā)即所收）。SRWF1型模塊可提供1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps等多種通信波特率，并且無(wú)線傳輸速率與接口波特率成正比，以滿足客戶設(shè)備對(duì)多種波特率的需要。（8） 雙串口，3種接口方式。SRWF1型模塊提供2個(gè)串口3種接口方式，COM1為TTL電平UART接口。（9） 高速無(wú)線通訊和大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。可1次傳輸無(wú)限長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，用戶編程更加靈活。（10） 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無(wú)需編制多余的程序（11） 低功耗及休眠功能。接收電流20mA，發(fā)射電流40mA,休眠時(shí)電流僅為20uA。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。3．5 本章小結(jié) 本章詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)過(guò)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(wú)線數(shù)傳模塊的電路連接。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(wú)線數(shù)傳接口以及晶振等。主控制器通過(guò)串口使用RS485通信方式或者無(wú)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。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來(lái)定義的，如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，通過(guò)有線與無(wú)線串行通信程序來(lái)完成控制功能，通過(guò)軟件定義鍵盤功能，通過(guò)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。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(lái)完成的。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(guò)程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。鍵盤用來(lái)輸入指令，發(fā)光數(shù)碼管用來(lái)顯示單片機(jī)的狀態(tài)，這是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的人機(jī)交互形式。一個(gè)44的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多I/O口。如果所有的四根行線都沒(méi)有信號(hào)，那么就把第一根列線置低，把第二根列線置高，再一次檢測(cè)行線有沒(méi)有信號(hào)，然后依次類推。由于一般人按鍵會(huì)有抖動(dòng)，抖動(dòng)信號(hào)造成鍵盤掃描時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的信號(hào)，要不就是掃描不進(jìn)數(shù)據(jù)，要不就是重復(fù)輸入很多次數(shù)據(jù)，因此需要有一個(gè)消除抖動(dòng)的程序。消抖動(dòng)程序是這樣實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，并不立即認(rèn)為是一次按鍵，而是延時(shí)一段時(shí)間以后再進(jìn)行檢測(cè)，如果三次檢測(cè)都有信號(hào)，那么就認(rèn)為有一次按鍵動(dòng)作發(fā)生了。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(guò)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。（3） 利用增值、減值鍵控制照明燈具的亮度。系統(tǒng)通過(guò)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。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。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(guò)74LS138選通某個(gè)數(shù)碼管，然后根據(jù)7447傳送過(guò)來(lái)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)。 全部啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì) 全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)是利用主控制器上的開、關(guān)按鍵來(lái)控制全部照明燈的啟停，控制命令是通過(guò)串口通信方式傳達(dá)到分控制器，來(lái)達(dá)到控制燈泡亮和滅的目的。在主從式多機(jī)系統(tǒng)中主機(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)，在這里是要發(fā)送給所有的從機(jī)，來(lái)控制照明燈的啟停。主機(jī)由AT89C51單片機(jī)充當(dāng)，從機(jī)為AT89C2051單片機(jī)。單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時(shí)器T1為波特發(fā)生器，數(shù)據(jù)傳送格式為1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，1位可編程位（TB8）。本系統(tǒng)的通信原理為：從機(jī)在建立與主機(jī)通信之前所有分機(jī)的SM2都置1，即隨時(shí)處于對(duì)通信線路監(jiān)聽的狀態(tài)，只能收到主機(jī)發(fā)送來(lái)的機(jī)號(hào)信息。從機(jī)收到的命令是開燈時(shí)，打開MOC3021驅(qū)動(dòng)雙向可控硅，從而就點(diǎn)亮了燈泡；同理，如果收到的命令是關(guān)燈時(shí)，封閉MOC3021使雙向可控硅截止，也就達(dá)到了關(guān)閉燈泡的目的。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)