單片機(jī)應(yīng)用畢業(yè)論文設(shè)計(jì).doc

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)優(yōu)秀論文審核通過(guò)未經(jīng)允許切勿外傳基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)摘 要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計(jì)算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。同時(shí)樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文闡述了照明的有線、無(wú)線控制方式設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法。以設(shè)計(jì)過(guò)程為主線，分別從硬件和軟件兩個(gè)方面描述設(shè)計(jì)過(guò)程，即從硬件電路的設(shè)計(jì)方法到實(shí)現(xiàn)所要求功能的軟件技術(shù)。該照明控制系統(tǒng)的主控制器、分控制器分別是以AT89C51 與

2、AT89C2051單片機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了有線通信、無(wú)線數(shù)傳、控制與顯示等功能。文中詳細(xì)地描述了控制電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括：鍵盤與LED 顯示電路、 RS485 通信電路、無(wú)線數(shù)傳電路、照明燈控制電路以及看門狗電路等。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)主要有主控制器、分控制器的有線通信程序設(shè)計(jì)與無(wú)線數(shù)字傳輸程序設(shè)計(jì)以及燈光控制、定時(shí)控制、鍵盤掃描與LED 顯示等程序設(shè)計(jì)。有線通信程序的功能是：通過(guò)RS485 主從通信方式，由主控制器發(fā)出命令對(duì)全部或單個(gè)分控制器所控制的照明燈實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉、燈光亮度調(diào)節(jié)、定時(shí)控制等功能。無(wú)線數(shù)傳程序設(shè)計(jì)的功能是：通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)照明燈的無(wú)線遙控，同樣實(shí)現(xiàn)有線方式控制的功能。關(guān)鍵詞：主控

3、制器，分控制器，單片機(jī)，有線通信，無(wú)線數(shù)傳，燈光亮度控制，定時(shí)控制1The Control System for Lighting Based onSinglechip MicrocomputerAbstractWith the rapid development of electronic technology,the system of controlbased on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent buil

4、ding and so on. Microcomputer, as the subject and core of the embedded system of control, replaces the traditional systemelectronic circuit. At the same time, the development and maturation ofthe intelligent building for the popularization and application of the control system for lighting based on

5、single-chip microcomputer.The paper expatiates on the designing theories and implementation method of the control system for lighting by wired or wireless communications. Taking the designing process as mainline, it describes the process of designing from two respects another word, the paper describ

6、esthe processfrom the method of circuit designing to the software technology of realizing the demanded functions.TheAT89C51 single-chip microcomputer, and the auxiliary ones are based onAT89C2051. The system can do many jobs, such as wired communication,wireless data transmitting, controlling and di

7、splay. The paper describes thedesigning process of the circuit at length, including: keyboard and LED display circuit, RS485 communication circuit, wireless transmitting circuit, control circuit of lighting, watchdog circuit, etc. The designing of software mainlyincludes the several programming, suc

8、h as wired communication, wireless data transmitting, lamplight controlling, timed controlling, keyboard scanning andLEDdisplaying. The wired communication programming function is thatthrough Master-slave communication method based on RS485 the lighting, turning off lighting, regulating brightness o

9、f lighting, controlling timed lighting, etc. The wireless data transmitting programming function is that by wireless2······························

10、83;····················7·····························&#

11、183;·····················7transmitter it realizes wireless controlling of the lighting, and achieves the functions identical to wired communication.Key Words: Host controller, Auxiliary controlle

12、r, Single-chip microcomputer, Wired communication, Wireless data transmitting, controlling brightness of lighting, Timed controlling目 錄摘要 ···························

13、··························1Abstract······················

14、83;···························2第一章序言6·····················&#

15、183;·································1.1單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)··············

16、3;····································61.2有線通信技術(shù)1.3無(wú)線數(shù)傳技術(shù)1.4本章小結(jié) ·········&

17、#183;·········································8第二章基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架和性能····&

18、#183;···················92.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)····························

19、83;······················92.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ··························

20、;·························92.3系統(tǒng)性能指標(biāo)與技術(shù)要求······················&#

21、183;····················112.4本章小結(jié) ···························

22、3;·······················12第三章基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)······················

23、3;133.1主控制器的電路設(shè)計(jì)············································133.1.1鍵盤的接口設(shè)計(jì)·

24、··················································

25、143.1.2 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計(jì)···········································143.1.3看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)·

26、;·················································143.2

27、分控制器的電路設(shè)計(jì)················································

28、83;153.2.1時(shí)鐘芯片的接口設(shè)計(jì)··············································163.2

29、.2零點(diǎn)檢測(cè)與可控硅控制電路的設(shè)計(jì)·····························163.3 RS485通信電路的設(shè)計(jì)···············&

30、#183;···························173.4無(wú)線數(shù)傳電路的設(shè)計(jì)····················

31、;···························2033.4.1無(wú)線數(shù)傳電路的連接····················

32、·······················203.4.2 SRWF-1模塊的特性 ·······················

33、3;···············203.5本章小結(jié) ·································

34、··················21第四章基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22····························

35、··4.1人機(jī)交互程序設(shè)計(jì) ··········································224.1.1鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)·

36、83;······································234.1.2 LED數(shù)碼顯示程序設(shè)計(jì)········&#

37、183;····································254.2照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)···········

38、;··································264.2.1全部啟停控制程序設(shè)計(jì)·············

39、·······························264.2.2單獨(dú)啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)················&

40、#183;······························284.3照明亮度控制程序設(shè)計(jì)················

41、3;······························304.3.1全部亮度控制程序設(shè)計(jì)30················

42、83;······························4.3.2單獨(dú)亮度控制程序設(shè)計(jì)32················

43、3;······························4.4照明定時(shí)控制程序設(shè)計(jì) ·················&#

44、183;·································334.4.1全部定時(shí)控制程序設(shè)計(jì)·············

45、83;·····································334.4.2單獨(dú)定時(shí)控制程序設(shè)計(jì)·········

46、3;·········································344.5 RS485通信程序設(shè)計(jì)······

47、;·············································354.5.1主機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì)··

48、·················································374.5.

49、2從機(jī)部分通信程序設(shè)計(jì)37················································

50、;···4.6無(wú)線數(shù)傳通信程序設(shè)計(jì)············································

51、3;······394.7本章小結(jié) ··········································

52、·········39第五章實(shí)驗(yàn)及總結(jié)·······································&#

53、183;···········40致謝 ·····································

54、83;·····················41參考文獻(xiàn)···························

55、83;·······························42附錄 ·················

56、3;·········································43第一章序言近十幾年來(lái)，隨著我國(guó)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?jī)蓚€(gè)

57、方面均有顯著的變化與提高，特別是隨著人民生活水平進(jìn)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(gè)性化、安全、節(jié)能等方面日見4突出。樓宇中人工光環(huán)境對(duì)于滿足人們的生活、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)以及工作方面有著重要的意義。照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過(guò)手動(dòng)開關(guān)來(lái)控制照明燈具的通斷，或通過(guò)回路中串入接觸器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。而今出現(xiàn)的樓宇自控系統(tǒng)，是以電氣觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制、定時(shí)通斷、中央監(jiān)控等功能。由于照明控制系統(tǒng)在樓宇自控系統(tǒng)中并非獨(dú)立，同時(shí)控制功能簡(jiǎn)單，因此使用上有一定的局限性。故當(dāng)樓宇自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，照明系統(tǒng)亦受到影響。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)

58、照明控制的獨(dú)立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長(zhǎng)燈具壽命、提高照明質(zhì)量。根據(jù)使用客戶的經(jīng)驗(yàn)，不僅使照明管理與設(shè)備維修簡(jiǎn)單及降低費(fèi)用外，還對(duì)環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。本系統(tǒng)是以單片機(jī)為控制器的核心，其中上位機(jī)是以AT89C51為基礎(chǔ)，下位機(jī)是以AT89C2051 為基礎(chǔ)，再連接外圍電路，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線RS485 通信方式實(shí)現(xiàn)照明燈具的智能控制，也可以通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，從而達(dá)到照明燈具的智能控制。1 1 單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和領(lǐng)域，它起到了越來(lái)越重

59、要的作用。單片微型計(jì)算機(jī)就是將中央處理單元、存儲(chǔ)器、定時(shí)計(jì)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(jì)算機(jī)。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。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(jì)算機(jī)。單片機(jī)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體與裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)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。其中運(yùn)算器和控制器一般做在一個(gè)集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（CentralProcessingUnit ），簡(jiǎn)稱CPU ，是微機(jī)的核心部件。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器、輸入輸出（ InputOutput ，簡(jiǎn)稱 IO ）

60、接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機(jī)的硬件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過(guò)它對(duì)微機(jī)進(jìn)行控制并與微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，使微機(jī)按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。12 有線通信技術(shù)在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)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(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程信息交換的目的。目前，有多種接口標(biāo)準(zhǔn)可用于串行通信，最常用的接口有RS-232、5RS-422 、 RS-485 。 RS232 是最早的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng)用。其后發(fā)展起來(lái)的RS-422、 RS-485 是平衡傳送的

61、電氣標(biāo)準(zhǔn)，比起RS-232 非平衡的傳送方式在電氣指標(biāo)上有了大幅度的提高。但總的來(lái)說(shuō)，RS-232 、 RS-422 與 RS-485最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA ）制訂并發(fā)布的，EIA 于 1983 年在 RS-422 基礎(chǔ)上制定了RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIAEIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。 RS-232、 RS-422 與 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)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。正因?yàn)镽S-485 的遠(yuǎn)距離、

62、多節(jié)點(diǎn)（ 32 個(gè)）、可以自行定義協(xié)議以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS-485成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標(biāo)準(zhǔn)。1 3 無(wú)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(wú)線傳輸方式所取代。無(wú)線數(shù)字傳輸技術(shù)日益完善，其重要性也被人們所認(rèn)識(shí)，相應(yīng)的基于無(wú)線數(shù)字傳輸?shù)漠a(chǎn)品也隨處可見。無(wú)線數(shù)字傳輸系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)便、使用效率高，可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線數(shù)據(jù)采集、無(wú)線抄表、工業(yè)遙控、樓宇自動(dòng)化、高檔玩具等等。無(wú)線數(shù)傳技術(shù)是通過(guò)單片機(jī)的串口與無(wú)線數(shù)傳模塊連接，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)由無(wú)線數(shù)傳模塊向空中發(fā)出，然后由另一個(gè)終端設(shè)備的無(wú)線數(shù)傳模塊從空中接

63、收數(shù)據(jù)，這樣就實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的任務(wù)。14 本章小結(jié)本章介紹了照明控制系統(tǒng)在智能樓宇中的應(yīng)用、發(fā)展以及所使用的主要專業(yè)技術(shù)。它從傳統(tǒng)的方式逐步發(fā)展到能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，使用戶使用起來(lái)更加方便、舒適。本文所研究的照明控制系統(tǒng)主要使用了單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、有線通信技術(shù)和無(wú)線數(shù)傳技術(shù)。在這里主要對(duì)這三種技術(shù)的組成、功能、發(fā)展以及使用領(lǐng)域等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。第二章基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架與性能21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后6對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求

64、。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語(yǔ)言和工具，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，達(dá)到所需功能要求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的選擇用于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又高性能。硬件電路設(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，畫出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的型號(hào)、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)及時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。軟件設(shè)計(jì)的方法與

65、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(jī)，因此使用 Keil C 語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)。此編程工具相比匯編語(yǔ)言具有結(jié)構(gòu)化、適用范圍大、可移植性好等特點(diǎn)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，先編寫各個(gè)功能模塊子程序，然后進(jìn)行組合與調(diào)整，經(jīng)過(guò)調(diào)試后，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。22 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：（ 1）上位機(jī)系統(tǒng)； （ 2）下位機(jī)系統(tǒng)； （ 3）通信系統(tǒng)。這三部分共同完成了主控制器通過(guò)有線、無(wú)線通信方式與分控制器進(jìn)行信息交換，達(dá)到控制照明燈具的目的。有線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1 所示。該多機(jī)通信系統(tǒng)采用RS-485 半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機(jī)可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令

66、到從機(jī)，從機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)分布的照明燈具進(jìn)行控制，用中斷的方式接收主機(jī)發(fā)來(lái)的命令或數(shù)據(jù)并做出回應(yīng)。主控制器RS485接口RS485總線RS485接口RS485接口RS485接口分控制器分控制器分控制器圖 2.1有線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖無(wú)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，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2 所7示。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(duì)照明燈具的控制。主控制器無(wú)線數(shù)傳模塊分控制器無(wú)線數(shù)傳模塊無(wú)線數(shù)傳模塊分控制器圖 2.2無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的主控制器通過(guò)RS-485 總線或無(wú)線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控制器，同時(shí)將信息送給數(shù)碼

67、顯示單元進(jìn)行顯示，并有看門狗電路對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行有效監(jiān)視。主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。分控制器接收主控制器的發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)和命令，通過(guò)可控硅電路對(duì)照明燈具進(jìn)行開關(guān)、亮度控制，并且利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片對(duì)照明燈具進(jìn)行定時(shí)開關(guān)控制。分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)如圖2.4 所示。電源數(shù)碼顯示及驅(qū)動(dòng)電路鍵盤89C51晶振通信接口電路看門狗圖 2.3主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖8電源時(shí)鐘電路看門狗零點(diǎn)檢測(cè)電路89C2051晶振可控硅控制電路圖 2.4分控制器硬件電路結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)在單片機(jī)的控制之下完成數(shù)據(jù)的通信、顯示，同時(shí)能夠控制照明燈具，其硬件電路只是系統(tǒng)的實(shí)施工具，大量的工作是由軟件來(lái)完成的。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是

68、負(fù)責(zé)完成硬件電路實(shí)現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護(hù)系統(tǒng)正常工作的工具。2 3 系統(tǒng)性能指標(biāo)及技術(shù)要求（ 1） 照明啟?？刂葡到y(tǒng) 全開全關(guān)單獨(dú)開單獨(dú)關(guān)（ 2） 照明亮度控制系統(tǒng) 全部亮度調(diào)節(jié) 單獨(dú)亮度調(diào)節(jié)（ 3） 定時(shí)控制系統(tǒng) 對(duì)全部照明燈進(jìn)行定時(shí)控制 對(duì)每個(gè)照明燈進(jìn)行定時(shí)控制24 本章小結(jié)本章主要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能指標(biāo)及技術(shù)要求三方面對(duì)所研究的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架和性能進(jìn)行了闡述，該系統(tǒng)由一個(gè)主控制器與若干個(gè)分控制器組9成，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要從硬件方面著手，在繪制出正確的電路圖后，再按功能要求編制出相應(yīng)的軟件程序，最終要達(dá)到所要求的性能指標(biāo)。第三章基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的硬

69、件電路設(shè)計(jì)3 1 主控制器的電路設(shè)計(jì)主控制器采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，AT89C51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4K bytes的可反復(fù)擦寫的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8 位中央處理器（CPU）和 Flash存儲(chǔ)單元。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(dòng)電路、晶振、看門狗電路、通信接口電路等幾部分組成。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖3.1所示。P1.0P1.1P1.2P1.389C5

70、1+5V+51.0VCCD4 D3 D2 D1239P1.4P1.1P0.0AVCC a 100 ×7338bP1.2P0.1B5678437cP1.55P1.3P0.236CdP0.3D90開關(guān)6P1.435+5VeP1.5P0.4RBIfP1.6734P1.6P0.5RBOg833GND定時(shí)確認(rèn) P1.7P1.7P0.6LT32A1015 ×413INT1P0.7VCC2112P2.04.7K ×4INT0A22Y015P2.1BT123Y1P2.214T024CY231P2.325G2AY330pFEA/VPPP2.4G2BVCC1

71、2MHz1926P2.574LS138XTAL12718P2.6XTAL2289P2.730pFRESET1017RXDRD1116TXDWR3020ALE/P29GNDPSEN+5VWDOMRRESET VCCGNDWDIMAX813L圖 3.1主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖3.1.1鍵盤的接口設(shè)計(jì)鍵盤的結(jié)構(gòu)形式有兩種，即獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤。本系統(tǒng)使用的是4× 4 矩陣式鍵盤，第一行從左到右為1、2、 3、4，第二行為5、6、7、 8，第三行為9、 0、開、關(guān)，第四10行為增值、減值、定時(shí)、確認(rèn)。該形式的鍵盤，每個(gè)按鍵開關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識(shí)別鍵碼。矩陣鍵盤的列

72、線從左到右分別與單片機(jī)的P1.0 、P1.1 、P1.2 、P1.3相連， 矩陣鍵盤的行線從上到下分別與P1.4 、P1.5 、P1.6 、P1.7 相連。每當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線與列線就會(huì)連通，這樣單片機(jī)就能檢測(cè)出信號(hào)，并通過(guò)鍵盤掃描程序?qū)︽I盤進(jìn)行掃描，以識(shí)別被按鍵的行、列位置。3.1.2 LED數(shù)碼顯示的接口設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示與驅(qū)動(dòng)電路由74LS138 譯碼器、 7447 TTL BCD-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。由單片機(jī)的 P0.0 P0.3 口輸出的四位 BCD碼，經(jīng) 7447芯片后，翻譯成7 段數(shù)碼管 a、 b、c、 d、e、 f 、

73、g 相應(yīng)的段，并輸出點(diǎn)亮數(shù)碼管相應(yīng)的段。單片機(jī)的 P0.4 、P0.5 口輸出的信號(hào)經(jīng) 74LS138 譯碼器后產(chǎn)生的高電平信號(hào)加在A1015 三極管的基極，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。4 個(gè) 7 段數(shù)碼管都被接成共陽(yáng)極方式。3.1.3 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，與 AT89C51的接口電路如圖3.1 所示。 MR與 WDO經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管連接起來(lái)，WDI接單片機(jī)的P2.7 口，RESET接單片機(jī)的復(fù)位輸入腳RESET，MR經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)位按鈕接地。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)

74、，當(dāng)電源電壓超過(guò)復(fù)位門限電壓4.65V ， RESET端輸出 200ms 的復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。（ 2）對(duì) +5V 電源進(jìn)行監(jiān)視： 當(dāng) +5V 電源正常時(shí)， RESET為低電平， 單片機(jī)正常工作； 當(dāng) +5V電源電壓降至 +4.65V 以下時(shí)， RESET輸出高電平，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(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。（ 4）手動(dòng)復(fù)位：如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

75、手動(dòng)復(fù)位，只要按下手動(dòng)復(fù)位按鈕，就能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的復(fù)位。3.2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 位8單片機(jī)，片內(nèi)含 2K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存11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) MCS-51指令系統(tǒng)，具有15線可編程 IO 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)的外圍接口電路由晶振、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、可控硅控制電路、零點(diǎn)檢測(cè)電路、看門狗電路、通信接口電路等組成。分控制器系統(tǒng)的硬

76、件電路原理圖如圖3.2 所示。+5VDS1302VCC1VCC23.6VBATTERY89C2051RSTX1+5VSCLKX220pF1RST/VppVCC20I/OGND32.768KHz2RXD/P3.0193P1.7TXD/P3.11820pF4P1.6XTAL217P1.55XTAL116+5VLM780530pFP1.4+5VVCCD1615310VVO1INT0/P3.2P1.3VI12MHz+5VGND7INT1/P3.3P1.2141.5K 2D2220V813D3220nFT0/P3.4P1.1/AIN1220nF30pF12+9T1/P3.5P1.0/AIN0-1K101

77、1LM311GNDP3.7D4D+5V100 14330 +5V2639WDOMR220VRESETVCC7404MOC3021BT131GNDWDI0.01uFMAX813L330 圖 3.2分控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖3.2.1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。DS1302是美國(guó) Dallas 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)。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。DS1302與單片機(jī)的連接僅需要