【正文】 as公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302與單片機(jī)的連接僅需要3根線，即SCLK、I/O、RST。串行數(shù)據(jù)線I/，所有的單片機(jī)地址、命令及數(shù)據(jù)均通過(guò)這兩條線傳輸。對(duì)DS1302的每一次讀寫需16個(gè)時(shí)鐘脈沖，前8個(gè)脈沖輸入操作地址和讀寫命令。后8個(gè)脈沖寫入或讀出數(shù)據(jù)。DS1302由兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC1小于VCC2時(shí)，DS1302由VCC2供電。當(dāng)此腳輸出高電平時(shí)，將會(huì)封鎖住MOC3021，使雙向可控硅BT131不導(dǎo)通，這樣就會(huì)使照明燈關(guān)閉；，使光電耦合器MOC3021打開驅(qū)動(dòng)雙向可控硅，從而將雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，這樣就開啟了所要控制的照明燈。在一個(gè)周期內(nèi)的脈沖寬度（導(dǎo)通時(shí)間）為T1，周期為T，波形如圖315所示。當(dāng)電源電壓VCC不變的情況下，輸出電壓的平均值U取決與占空比α的大小，改變?chǔ)恋拇笮【涂梢愿淖冚敵鲭妷旱钠骄?，這就是PWM的工作原理。因此占空比越大，燈泡就越亮，當(dāng)占空比α=1時(shí)，燈泡的亮度最高。使用PWM方法進(jìn)行可控硅控制時(shí)，調(diào)制頻率不能低于市電頻率，因?yàn)楫?dāng)頻率低于50Hz時(shí)，超過(guò)了人眼視覺暫留效應(yīng)，用于調(diào)光將產(chǎn)生閃爍的現(xiàn)象。先由一個(gè)變壓器將市電電壓轉(zhuǎn)換成10V左右的電壓，經(jīng)過(guò)整流、穩(wěn)壓后可作為系統(tǒng)工作電源，同時(shí)將變壓器次級(jí)的同名端引出一根線連接到比較器LM311的正輸入端，用以檢測(cè)交流電的過(guò)零點(diǎn)。 RS485通信電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的有線通信方式采用RS485總線進(jìn)行通信，RS485標(biāo)準(zhǔn)支持半雙工通信，只需三根線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時(shí)具有抑制共模干擾的能力，接收靈敏度可達(dá)177。在這里使用的是主從式通信方式，主機(jī)由主控制器充當(dāng)，從機(jī)為分控制器。圖316主機(jī)通信電路圖圖317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。MAX485芯片內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。在進(jìn)行通信時(shí)只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，采用光電耦合器TLP521對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行光電隔離。當(dāng)有串行中斷產(chǎn)生時(shí)判別是否是本機(jī)號(hào)，發(fā)送應(yīng)答信息，繼續(xù)保持P10為低電平，使串行收發(fā)器處于接收狀態(tài)；若不是本機(jī)地址，使串行收發(fā)器處于接收偵聽狀態(tài)。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(wú)線數(shù)傳模塊。單片機(jī)與無(wú)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。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。圖318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)?？?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。系統(tǒng)的主控制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。分控制器的外圍電路主要有時(shí)鐘芯片接口、零點(diǎn)檢測(cè)電路、可控硅控制電路、RS485通信電路、無(wú)線數(shù)傳電路以及看門狗與晶振等。4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(méi)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。該照明控制系統(tǒng)的軟件程序包括：照明啟?？刂瞥绦?、照明亮度控制程序、照明定時(shí)控制程序、人機(jī)交互程序以及RS485串行通信與無(wú)線數(shù)傳通信程序等。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法雖然是早期的程序設(shè)計(jì)方法，但該方法還一直被廣泛地使用。本照明控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)如圖41所示。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。鍵盤掃描程序的流程圖如圖42所示。（2） 利用開、關(guān)鍵控制照明燈具的啟停。（4） 通過(guò)定時(shí)鍵來(lái)對(duì)照明燈具進(jìn)行定時(shí)控制的設(shè)置。圖42鍵盤掃描程序流程圖 LED數(shù)碼顯示程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了四位共陽(yáng)極七段數(shù)碼管，共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻，這里的限流電阻選為100Ω。LED數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖43所示。全部啟停控制程序設(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。圖44全部啟?？刂浦鳈C(jī)程序流程圖 圖45全部啟停控制從機(jī)程序流程圖單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)主機(jī)發(fā)送給指定的從機(jī)命令信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)照明燈的啟?？刂啤纹瑱C(jī)的工作方式同全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)。當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)的地址信息時(shí)，每幀數(shù)據(jù)的第9位都為1，所有從機(jī)都接收到地址信息，然后判斷主機(jī)是否呼叫本機(jī)。而其它從機(jī)由于地址號(hào)不符，他們的SM2位仍然為1，仍處于偵聽狀態(tài)，無(wú)法接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)信息。只有SM2=0的從機(jī)才能接收到主機(jī)發(fā)送的信息。該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)控制程序流程圖分別如圖46與47所示。在這里對(duì)于燈泡亮度的調(diào)節(jié)是通過(guò)PWM方式來(lái)進(jìn)行的，分控制器選用的是AT89C2051單片機(jī)，這種單片機(jī)本身沒(méi)有PWM輸出，只能通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)。假設(shè)把一個(gè)周期分為10個(gè)時(shí)間等份，如果方波中的高低電平占空比是1:9，這時(shí)就是一個(gè)比較暗的亮度，如果占空比是5:5，就是一個(gè)中間亮度，如果高低電平占空比是9:1，這時(shí)就是一個(gè)比較亮的亮度，高低電平占空比為0:10時(shí)，燈泡是滅的，高低電平占空比為10:0時(shí)，燈泡最亮。這每10次脈沖再用來(lái)控制高低電平的10個(gè)比值。在主控制器鍵盤上每次按增值與減值鍵改變占空比的值就可以控制燈泡的亮度。該系統(tǒng)的主機(jī)控制程序流程圖同圖44所示，從機(jī)控制程序流程圖如圖48所示。主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答后，則開始一次通信，通信完畢，從機(jī)繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待呼叫。該系統(tǒng)的主機(jī)控制程序流程圖同圖46所示，從機(jī)控制程序流程圖如圖49所示。DS1302的控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中；位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5～位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 在DS1302芯片中，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。全部定時(shí)控制程序設(shè)計(jì)在全部定時(shí)控制系統(tǒng)中是通過(guò)主控制器向所有的分控制器發(fā)送廣播地址，分控制器在收到廣播地址后，使自己處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，然后主控制器向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送時(shí)間數(shù)據(jù)信息，分控制器在收到時(shí)間數(shù)據(jù)后寫入DS1302芯片，等到設(shè)定時(shí)間到達(dá)后，單片機(jī)發(fā)出命令關(guān)閉照明燈。圖410全部定時(shí)控制從機(jī)程序流程圖單獨(dú)定時(shí)控制程序設(shè)計(jì)主控制器使用鍵盤輸入被呼叫分控制器的地址，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向所有分控制器傳送，在分控制器將該地址與本機(jī)地址進(jìn)行比較后，判斷是否是呼叫自己，如果是呼叫本機(jī)，就將本機(jī)地址傳送給主控制器，進(jìn)一步接收傳送的數(shù)據(jù)，然后分控制器就將數(shù)據(jù)寫入DS1302芯片，等到設(shè)定的時(shí)間到達(dá)時(shí)就執(zhí)行關(guān)閉照明燈的命令。圖411單獨(dú)定時(shí)控制從機(jī)控制程序流程圖RS485通信程序設(shè)計(jì)由于RS485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個(gè)時(shí)刻總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機(jī)對(duì)從機(jī)的查詢方式通信。當(dāng)串口以方式3工作時(shí)，發(fā)送和接收的每一幀信息都是11位，其中第9位數(shù)據(jù)位是可編程的，通過(guò)對(duì)SCON寄存器的TB8位置1或置0，以區(qū)別發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀（規(guī)定地址幀的第9位為1，數(shù)據(jù)幀的第9位為0）。若SM2被設(shè)為0，則無(wú)論是地址幀還是數(shù)據(jù)幀都將產(chǎn)生RI=1中斷標(biāo)志，數(shù)據(jù)裝入SBUF。（2） 主機(jī)發(fā)送一幀地址信息，其中前8位數(shù)據(jù)位表示通信的從機(jī)地址，第9位為1，表示當(dāng)前幀為地址幀。如果地址相同，則將其SM2位置0，并發(fā)送本機(jī)地址幀，然后準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。（4） 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，相應(yīng)的從機(jī)接收，其他從機(jī)則不受影響。主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，按照表42的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸。而接收數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)地址幀的判斷則是通過(guò)讀取RB8位來(lái)獲得的，RB8=1，當(dāng)前幀為地址幀，RB8=0，當(dāng)前幀為數(shù)據(jù)幀。系統(tǒng)中的主機(jī)通信程序分為4個(gè)部分，分別為預(yù)定義及全局變量部分、程序初始化部分、數(shù)據(jù)通信流程和發(fā)送數(shù)據(jù)部分。（2） 發(fā)送地址幀后，如果發(fā)送的是廣播地址幀，則不需要從機(jī)應(yīng)答，待延遲一段時(shí)間后，調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)；如果發(fā)送的是非廣播地址幀，主機(jī)則要接收應(yīng)答，若應(yīng)答信號(hào)中的地址與前面發(fā)送的地址并不相同，主機(jī)將重新發(fā)送地址幀呼叫，否則調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。該部分程序?qū)?yīng)的流程圖如圖412所示。其基本的流程如下：（1）初始化完成后，從機(jī)設(shè)置SM2位為1，串口只接收第9位數(shù)據(jù)位為1的地址幀，數(shù)據(jù)幀將被直接拋棄。（3）接收到的數(shù)據(jù)保存至Buf指向的緩沖區(qū)中。如果函數(shù)返回值為0xfe，表示從機(jī)在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主機(jī)發(fā)送地址幀，程序?qū)⒎艞壆?dāng)前接收過(guò)程，將SM2位重新置1，開始下一個(gè)。如圖413圖413從機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖無(wú)線數(shù)傳通信程序設(shè)計(jì)這里所設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是采用主從式通信方式，主控制器設(shè)為主站，所有分控制器設(shè)為從站，所有從站都編一個(gè)唯一的地址。這些工作都需要通信協(xié)議來(lái)完成，可保證在任何一個(gè)瞬間，通信網(wǎng)中只有一個(gè)模塊處于發(fā)送狀態(tài)，避免相互干擾。如要傳送1個(gè)數(shù)據(jù)幀，此時(shí)間延遲將逐漸減少。當(dāng)發(fā)送方最后一個(gè)數(shù)據(jù)被發(fā)送后需延遲68個(gè)字節(jié)才能接收空中其他模塊的數(shù)據(jù)。無(wú)線數(shù)傳的通信協(xié)議與流程基本上與RS485通信程序相同，因此主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)通信程序流程圖分別如圖412與413所示。而照明啟停控制、亮度控制以及定時(shí)控制程序又分為全部控制和單獨(dú)控制兩部分，人機(jī)交互程序由鍵盤掃描程序與LED顯示程序組成，而串行通信程序由RS485通信程序和無(wú)線數(shù)傳程序組成。5干擾分析（1）數(shù)據(jù)采集誤差的加大。（2）程序運(yùn)行失常：①控制狀態(tài)失靈。②死機(jī)。（3）系統(tǒng)被控對(duì)象誤操作。③中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的中斷處理。鎖存電路與被控對(duì)象間的線路（包括驅(qū)動(dòng)電路）受干擾，從而造成被控對(duì)象狀態(tài)不穩(wěn)定。①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，使中斷程序運(yùn)行超出定時(shí)時(shí)間；②RAM中計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)被沖亂，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于外部RAM是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然ROM能避免干擾破壞，但單片機(jī)片內(nèi)RAM以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至EPROM中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫,使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。合理地使用軟件和硬件抗干擾技術(shù)，可使系統(tǒng)最大限度地避免干擾的產(chǎn)生和受干擾后能使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作。①防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過(guò)壓和欠壓。②采用開關(guān)電源并提供足夠的功率余量，主機(jī)部分使用單獨(dú)的穩(wěn)壓電路，必要時(shí)I/O供電分別采用DCDC模塊隔離，以避免各個(gè)部分相互干擾。①盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網(wǎng)，可防止產(chǎn)生地電位差和元件之間的耦合。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)要盡量分開，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。高頻電路互聯(lián)導(dǎo)線盡量短，使用45176。折線，以減小高頻信號(hào)的發(fā)