基于P89V51RD2單片機(jī)廠區(qū)路燈控制模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于P89V51RD2單片機(jī)廠區(qū)路燈控制模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄1.引言192.方案論證與比較202.1.MCU模塊202.2.信號(hào)檢測(cè)模塊202.2.1.物體位置檢測(cè)212.2.2.環(huán)境明暗變化檢測(cè)212.3.遠(yuǎn)程控制模塊212.4.聲光報(bào)警模塊222.5.顯示時(shí)鐘模塊 22 2.6.恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊222.7.故障檢測(cè)模塊233.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與分析234. 方案的具體實(shí)現(xiàn)244.1.MCU模塊244.2.信號(hào)檢測(cè)模塊254.2.1. 超聲波測(cè)距單元電路設(shè)計(jì)254.2.2. 環(huán)境光檢測(cè)電路設(shè)計(jì)264.3. 遠(yuǎn)程通信模塊274.4. 聲光報(bào)警模塊284.5. 顯示時(shí)鐘模塊294.6.

2、恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊304.7. 路燈故障檢測(cè)模塊325.系統(tǒng)硬件電路原理圖與軟件程序流程圖325.1.系統(tǒng)硬件電路原理圖335.1.1.支路控制器系統(tǒng)電路原理圖335.1.2.單元控制器系統(tǒng)電路原理圖335.2.完成要求的單片機(jī)程序流程圖345.2.1.支路控制器程序流程圖345.2.2.單元控制器程序流程圖366.系統(tǒng)的調(diào)試與分析366.1.性能測(cè)試366.2.結(jié)果分析396.3.特色自評(píng)397.附錄407.1. 附錄一：支路控制器程序407.2. 附錄二：?jiǎn)卧刂破饕怀绦?17.3. 附錄三：?jiǎn)卧刂破鞫绦?98.參考文獻(xiàn) 78 基于P89V51RD2單片機(jī)廠區(qū)路燈控制模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：

3、本系統(tǒng)采用P89V51RD2單片機(jī)作為系統(tǒng)控制中心，包含支路控制器和單元控制器兩部分。采用無(wú)線通信方式完成控制指令和數(shù)據(jù)的傳遞，使用DS1302時(shí)鐘芯片和1602LCD液晶模塊完成系統(tǒng)時(shí)鐘和路燈開(kāi)關(guān)燈時(shí)間顯示功能，將實(shí)時(shí)時(shí)間與設(shè)定時(shí)間進(jìn)行比較完成路燈的自動(dòng)開(kāi)關(guān)功能；通過(guò)超聲波傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量物體距離，實(shí)現(xiàn)路燈的定點(diǎn)和非定點(diǎn)亮滅；采用光敏電阻加后級(jí)調(diào)理電路的方式，使路燈能夠根據(jù)環(huán)境明暗變化自動(dòng)開(kāi)關(guān)；路燈由兩級(jí)運(yùn)放電路構(gòu)成恒流電源驅(qū)動(dòng)，電路簡(jiǎn)單可靠，其輸出功率由單片機(jī)輸出PWM信號(hào)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)充分節(jié)能；采用電壓比較電路判斷路燈故障，通過(guò)語(yǔ)音提示模塊完成系統(tǒng)故障報(bào)警和提示，充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)的靈活性和人性化

4、。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 支路控制器 單元控制器 PWM 人性化1、引言: 由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用；單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用；單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用都已經(jīng)是單片機(jī)發(fā)揮重要作用的領(lǐng)域。單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)

5、控制技術(shù)的一次革命。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS 51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界

6、上的MCU品種繁多，功能各異，開(kāi)發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。然而現(xiàn)實(shí)中，在許多大型企業(yè)和工廠中，貨車夜間運(yùn)行照明往往采用夜間一直點(diǎn)亮的方式，這樣在消耗大量能源的同時(shí)也減少了照明器具的使用時(shí)間，為此設(shè)計(jì)一種能夠間斷性工作的路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)以配合廠區(qū)道路夜間車輛的照明工作，達(dá)到最大限度節(jié)約能源的作用，顯得尤為重要。再加上目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活中的每個(gè)角落，工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費(fèi)電子所以本設(shè)計(jì)順應(yīng)全社會(huì)提倡的節(jié)能大方向以及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，將利用單片機(jī)作為控制器來(lái)改善廠區(qū)的路燈控制系統(tǒng)，已達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能人性化的目的。2、方案論證與比較根據(jù)

7、題目的要求，需要設(shè)計(jì)單元控制器系統(tǒng)和支路控制器系統(tǒng)兩部分。其中支路控制器可劃分為MCU模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊（位置和亮度）、遠(yuǎn)程通信模塊、聲光報(bào)警模塊和時(shí)鐘顯示模塊五個(gè)部分。單元控制器分為MCU模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊、顯示模塊和故障檢測(cè)模塊五個(gè)部分。其中亮度檢測(cè)模塊和恒流源模塊，題目中雖未要求，但為了讓系統(tǒng)充分節(jié)能，要求燈不僅能開(kāi)關(guān)，還能根據(jù)周圍光的強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈亮度。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意如下圖：圖1 廠區(qū)道路路燈控制模擬系統(tǒng)示意圖下面針對(duì)各部分的不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較，確定各個(gè)部分的合適設(shè)計(jì)方案。2.1、MCU模塊方案一：采用ATMEL公司的51系列單片機(jī)AT89C51ATMEL公司

8、的51系列單片機(jī)AT89C51,該單片機(jī)只具有基本的51系列單片機(jī)內(nèi)核，要完成題目要求需要構(gòu)建較為復(fù)雜的外圍電路，其硬件資源無(wú)法滿足要求。方案二：采用Microchip公司PIC單片機(jī)PIC16F877A是一款基于EPROM的8位高性能微控制器。與其它價(jià)格相當(dāng)?shù)奈⒖刂破飨啾?，它在?zhí)行速度和代碼壓縮方面都有很大的改進(jìn)，但該芯片采用精簡(jiǎn)系統(tǒng)，需要采用其特定指令，且性價(jià)比不夠高。方案三：采用飛利浦公司的51系列單片機(jī)P89V51RD2飛利浦公司的51系列單片機(jī)P89V51RD2，該單片機(jī)具有ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在應(yīng)用中編程）功能，通過(guò)軟件或ISP選擇支持12時(shí)鐘（默認(rèn)）或6時(shí)鐘模式，PCA

9、（可編程計(jì)數(shù)器陣列），具有PWM和捕獲/比較功能，可編程看門狗定時(shí)器，易于兼容?；谏鲜龇治?，本設(shè)計(jì)中采用方案三。2.2、信號(hào)檢測(cè)模塊信號(hào)檢測(cè)模塊需要實(shí)現(xiàn)對(duì)物體位置和環(huán)境明暗變化的檢測(cè)，下面就兩種信號(hào)測(cè)量的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證。2.2.1、物體位置檢測(cè)方案一：采用接近開(kāi)關(guān)采用接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)移動(dòng)物體通過(guò)指定位置，接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，接近開(kāi)關(guān)給CPU一個(gè)信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的程序做出相應(yīng)反映。但是接近開(kāi)關(guān)用在本系統(tǒng)中有兩個(gè)缺點(diǎn)：一、接近開(kāi)關(guān)是接觸式的，使用壽命會(huì)受到限制；二、接近開(kāi)關(guān)只能固定在某一點(diǎn)，所以系統(tǒng)做出來(lái)比較單一、死板。因此，本方案雖能實(shí)現(xiàn)題目要求，但不宜采用。方案二：采用激光測(cè)距激光測(cè)距傳感器工作原理：激

10、光傳感器工作時(shí)，先由激光二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測(cè)定目標(biāo)距離。采用此方案雖能讓系統(tǒng)比較靈活，但是激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬?，因此本方案不選擇。方案三：采用超聲波測(cè)距超聲波傳感器原理：超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻 率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象

11、小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測(cè)手段。系統(tǒng)采用超聲波實(shí)時(shí)測(cè)量物體距離，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)物體的任意位置測(cè)量。系統(tǒng)中A、B、C、D、E各點(diǎn)均可任意改變，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性，通過(guò)物體的距離變化可實(shí)現(xiàn)燈光的線性化調(diào)節(jié)?；谝陨戏治?，本設(shè)計(jì)中的物體位置檢測(cè)模塊采用方案三。2.2.2、環(huán)境明暗變化檢測(cè)方案一：采用光電三極管采用光電三極管加后級(jí)調(diào)理電路來(lái)實(shí)現(xiàn)光的明暗變

12、化的檢測(cè)，但它只能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的變化，對(duì)光線的漸變反應(yīng)變化效果不佳，只能實(shí)現(xiàn)光的明暗突變。方案二：采用光電傳感模塊光電傳感模塊能夠?qū)崿F(xiàn)光線明暗變化的檢測(cè)，但其成本較高，不宜采用。方案三：采用光敏電阻采用光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)光的明暗變化的檢測(cè)，光敏電阻可以隨光線的漸變反應(yīng)變化，雖然后級(jí)調(diào)理電路較為復(fù)雜但此方案可以實(shí)現(xiàn)燈光的線性變化?；谝陨戏治?，本設(shè)計(jì)中的環(huán)境光檢測(cè)模塊部分采用方案三。2.3、遠(yuǎn)程控制模塊方案一：采用RS232C串行通信RS232C串行通信是最常見(jiàn)的有線通信，其最大傳輸速率為20kbps，線纜最長(zhǎng)為15米，但不適宜遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。方案二：采用RS485串行通信RS485串行通信也是一種常

13、用的有線通信方式，尤其在工控場(chǎng)合，其最大通信距離可達(dá)2.0KM，可以滿足本系統(tǒng)要求，但有線通信方式需要硬件線路連接，一旦路燈位置發(fā)生變化，對(duì)其更改較為繁瑣。RS485雖能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，單不靈活，不宜采用。方案三：采用CAN-bus總線通信CAN-bus是一種多主方式的串行通訊總線，傳輸數(shù)據(jù)量大，速度快，但成本較高。方案四：采用無(wú)線通信無(wú)線通信可以接收發(fā)射合一，F(xiàn)SK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合，頻率穩(wěn)定性極好，靈敏度高，低工作電壓，功耗小，超小體積，可直接接CPU，硬件連接簡(jiǎn)單，軟件編程非常方便?；谏鲜龇治?，本設(shè)計(jì)中的遠(yuǎn)程控制模塊采用方案四。2.4、聲光報(bào)警模塊方案一：采用內(nèi)置

14、信號(hào)音的警燈采用內(nèi)置信號(hào)音的警燈作為報(bào)警裝置，但警燈的體積較大，功耗較大。一個(gè)小小的路燈故障沒(méi)有必要如此。方案二：采用普通的發(fā)光二極管和和揚(yáng)聲器采用普通的發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器，利用簡(jiǎn)單的電路進(jìn)行工作，該方法簡(jiǎn)單容易。 方案三：采用普通的發(fā)光二極管和語(yǔ)音播放模塊，報(bào)警聲音可自行錄制，實(shí)現(xiàn)人聲播報(bào)報(bào)警，使設(shè)計(jì)更充滿人性化。通過(guò)以上分析和對(duì)比，本設(shè)計(jì)選用方案三。2.5、顯示時(shí)鐘模塊方案一：采用數(shù)碼管顯示，單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算時(shí)間數(shù)碼管顯示時(shí)間，雖然直觀，但功耗較大，占用較多的系統(tǒng)資源。單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算時(shí)間，運(yùn)算程序運(yùn)算量大，時(shí)間精確度不高。方案二：采用液晶顯示，單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算時(shí)間液晶顯示具有微功耗、體積小、顯

15、示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的特點(diǎn)，但單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算時(shí)間，運(yùn)算程序運(yùn)算量大，時(shí)間精確度不高，占用系統(tǒng)資源較多。方案三：采用液晶顯示，專門的時(shí)鐘芯片液晶具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的特點(diǎn)，其顯示時(shí)間，可以直觀的顯示年月日和星期等時(shí)間信息，且占用系統(tǒng)資源較少。 DS1302是專門的時(shí)鐘芯片，該芯片具有萬(wàn)年歷功能，時(shí)間精確，低功耗等特點(diǎn)，該方案簡(jiǎn)潔方便，容易實(shí)現(xiàn)?；谏鲜龇治?，本設(shè)計(jì)中采用方案三。 2.6、恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊方案一：采用市售的LED驅(qū)動(dòng)恒流源該方案簡(jiǎn)單，實(shí)際使用中能實(shí)現(xiàn)LED的恒流源驅(qū)動(dòng)，但不能實(shí)現(xiàn)功率可調(diào)的要求。方案二：采用三端可調(diào)直流穩(wěn)壓集成芯片該方案通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值

16、改變其輸出電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的恒流特性，但不能自動(dòng)控制恒流驅(qū)動(dòng)電源的輸出功率。方案三：采用自制LED驅(qū)動(dòng)恒流源利用運(yùn)算放大器組成電壓跟隨器、電流負(fù)反饋電路，結(jié)合單片機(jī)組合成恒流驅(qū)動(dòng)電源，采用PWM信號(hào)直接控制恒流源的輸出功率，實(shí)現(xiàn)輸出功率的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，該方案簡(jiǎn)潔方便，容易實(shí)現(xiàn)?；谏鲜龇治?，本設(shè)計(jì)中采用方案三。2.7、故障檢測(cè)模塊方案一：光敏電阻加后級(jí)調(diào)理電路檢測(cè)光照光敏電阻加后級(jí)調(diào)理電路檢測(cè)LED燈的光照，電路簡(jiǎn)單，但容易受到環(huán)境光的影響。方案二：電流檢測(cè)加后級(jí)調(diào)理電路通過(guò)電流互感器加后級(jí)調(diào)理電路檢測(cè)LED是否有電流通過(guò)，但該方案不宜實(shí)現(xiàn)。方案三：電壓檢測(cè)該方案通過(guò)將LED的工作電流轉(zhuǎn)換為參考電壓

17、，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較來(lái)判斷LED燈是否故障，具有簡(jiǎn)潔方便，容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)?；谏鲜龇治?，本設(shè)計(jì)中采用方案三。3、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與分析綜合以上分析及選用方案，確定本設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖4、方案的具體實(shí)現(xiàn)下面將設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)加以介紹：4.1、MCU模塊P89V51用于系統(tǒng)控制器，其主要特性如下： 80C51 核心處理單元； 5V 的工作電壓，操作頻率為040MHz； 16/32/64kB 的片內(nèi)Flash 程序存儲(chǔ)器，具有ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在應(yīng)用中編程）功能； 通過(guò)軟件或 ISP 選擇支持12 時(shí)鐘（默認(rèn)）或6 時(shí)鐘模式； SPI（串行外圍接口）和

18、增強(qiáng)型UART； PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列），具有PWM 和捕獲/比較功能； 4 個(gè)8 位I/O 口，含有3 個(gè)高電流P1 口（每個(gè)I/O 口的電流為16mA）； 3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 可編程看門狗定時(shí)器（WDT）； 8 個(gè)中斷源，4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)； 2 個(gè)DPTR 寄存器； 低 EMI 方式（ALE 禁能）； 兼容 TTL 和CMOS 邏輯電平； 掉電檢測(cè)； 低功耗模式 掉電模式，外部中斷喚醒； 空閑模式；單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖3所示。包括了晶振、復(fù)位電路和電源電路圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖4.2、信號(hào)檢測(cè)模塊4.2.1、 超聲波測(cè)距單元電路設(shè)計(jì)本電路是基于超聲波發(fā)射原理，在1秒

19、內(nèi)發(fā)出數(shù)個(gè)超聲波，然后接收它的回波，由于聲波在空氣中的傳送速度較慢，利用發(fā)、收過(guò)程中產(chǎn)生的時(shí)間差，就可以計(jì)算出前方物體離電路的實(shí)際距離。本模塊可以實(shí)現(xiàn)0.1m到30m范圍內(nèi)精度為1cm的精確距離檢測(cè)。根據(jù)題目要求，需要測(cè)試A、C和E三點(diǎn)的距離，因此在程序中加入了三段距離的檢測(cè)功能，這樣，在物體離電路的距離達(dá)到某數(shù)值時(shí)，電路會(huì)輸出控制信號(hào)提供給支路控制器。該單元電路共有三組六個(gè)輸出端子，每一組有2個(gè)狀態(tài)相反的輸出，每組輸出可驅(qū)動(dòng)200mA，電路內(nèi)部已接有續(xù)流二極管，可直接推動(dòng)繼電器。超聲波控制信號(hào)電路如圖4所示。圖4超聲波控制信號(hào)輸出電路圖由于超聲波測(cè)距模塊的輸出電平信號(hào)與單片機(jī)的輸入信號(hào)之間不

20、匹配，所以采用光電隔離電路來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換，電路如圖5所示。圖5 光電隔離電路圖4.2.2環(huán)境光檢測(cè)電路設(shè)計(jì)環(huán)境光檢測(cè)電路圖如圖6所示。 圖6環(huán)境光檢測(cè)電路圖隨著光線的增強(qiáng)，光敏阻值越來(lái)越小，從而抬升A點(diǎn)的電壓，該電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，經(jīng)過(guò)比較器與基準(zhǔn)電壓比較后輸出，再通過(guò)穩(wěn)壓管鉗位輸出高低電平信號(hào)。4.3、遠(yuǎn)程通信模塊遠(yuǎn)程通信模塊要實(shí)現(xiàn)支路控制器和單元控制器之間的通信：支路控制器向單元控制器發(fā)送開(kāi)關(guān)燈的信號(hào)；單元控制器向支路控制器發(fā)送路燈故障信號(hào)及故障地址編號(hào)的報(bào)警信號(hào)，通信采用自定義通信協(xié)議，協(xié)議中添加了首尾碼和數(shù)據(jù)校驗(yàn)部分，確保通信安全可靠。遠(yuǎn)程通信模塊采用PTR2000無(wú)線收發(fā)模

21、塊實(shí)現(xiàn)雙機(jī)無(wú)線通信。此模塊具有超小型、超低功耗、高速、接收發(fā)射合一的突出特點(diǎn)。其特性如下： 接收發(fā)射合一； 工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433MHz； FSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合； 采用DDS+PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好； 靈敏度高，達(dá)到-105dBm； 最大發(fā)射功率+10dBm； 低工作電壓（2.7V），功耗小，待機(jī)狀態(tài)僅為8uA.； 具有兩個(gè)頻道，特別滿足需要多信道工作的特殊場(chǎng)合； 工作速率最高可達(dá)20Kbit/s（也可在較低速率下工作如9600bps）； 超小體積約40mmx27mmx5mm； 可直接接CPU串口使用如8031，也可以接計(jì)算機(jī)RS232 接口

22、，軟件編程非常方便； 由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)，使用無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證； 標(biāo)準(zhǔn)DIP引腳間距，更適合嵌入式設(shè)備。其各個(gè)管腳功能定義如下：Pin1: VCC, 正電源，接2.75.25VPin2: CS, 頻道選擇，CS=0 選擇工作頻道1 即433.92MHz, CS=1 選擇工作頻道2 即434.33MHzPin3: DO, 數(shù)據(jù)輸出Pin4: DI, 數(shù)據(jù)輸入Pin5: GND 電源地Pin6: PWR, 節(jié)能控制， PWR=1 正常工作狀態(tài)， PWR=0 待機(jī)微功耗狀態(tài)Pin7: TXEN, 發(fā)射接收控制，TXEN=1 時(shí)模塊為發(fā)射狀態(tài)，TXEN=0 時(shí)模塊為接收狀態(tài)由于采用

23、無(wú)線通信，收發(fā)不能同步，因此利用軟件編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議：信號(hào)發(fā)送時(shí)，在有效數(shù)據(jù)前加兩個(gè)字節(jié)的標(biāo)志位，在接收一方的軟件中，檢測(cè)到該標(biāo)志位后開(kāi)始正式接收數(shù)據(jù)，接收到尾碼后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，檢驗(yàn)通過(guò)則本次數(shù)據(jù)有效。無(wú)線通信模塊與單片機(jī)接口如圖7所示。圖7 無(wú)線通信模塊與單片機(jī)接口圖4.4、聲光報(bào)警模塊在聲光報(bào)警模塊中我們采用了普通的發(fā)光二極管和語(yǔ)音播放模塊，可以實(shí)現(xiàn)人聲播報(bào)報(bào)警。單元控制器通過(guò)檢測(cè)路燈電流，從而判斷路燈故障，若有路燈故障則單元控制器發(fā)送信號(hào)給支路控制器，由支路控制器通過(guò)單片機(jī)的P1.5P1.7引腳控制驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)發(fā)光提示并發(fā)出相應(yīng)的人聲播報(bào)：如1號(hào)路燈損壞則有“路燈故障”語(yǔ)音播

24、報(bào)的同時(shí)指示燈點(diǎn)亮，顯示模塊顯示當(dāng)前故障地址編號(hào)。語(yǔ)音模塊接口電路如圖8所示，光報(bào)警電路如圖9所示。圖8 語(yǔ)音模塊接口電路圖圖9 光報(bào)警電路圖4.5、顯示時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊中我們采用了DS1302芯片，實(shí)時(shí)鐘模塊電路功耗低并能對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，它的突出特點(diǎn)是采用串口數(shù)據(jù)通信，占用系統(tǒng)資源較少。時(shí)鐘模塊電路圖如圖10所示。、圖10 時(shí)鐘模塊電路圖液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 這里使用的字符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字

25、、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等，本設(shè)計(jì)采用常用的2行16個(gè)字的1602液晶模塊。 1602液晶顯示模塊與單片機(jī)連接如圖11所示。圖11 液晶顯示模塊連接電路圖4.6、恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊原理圖如圖12所示：圖12 恒流驅(qū)動(dòng)電源電路圖工作原理：恒流源電路采用兩級(jí)運(yùn)放，第一級(jí)運(yùn)放組成一個(gè)電壓跟隨器，提高整個(gè)電源的輸入阻抗，C1、C2組成型濾波，驅(qū)除干擾信號(hào)。第二級(jí)電路組成電流負(fù)反饋。第一級(jí)運(yùn)放的輸出電壓：UO1=UP1.3第二級(jí)運(yùn)放引入電流負(fù)反饋，所以同相端和反相端輸入電流為0，因此同相端U+由R3、R4兩個(gè)電阻對(duì)UO1分壓得到：U+=UO1U2同相端電壓U+等于反相端電壓U-，因此Uo= U-= U+= UO1= UP1.3R5的電流I5=，由于U2反相端輸入電流為0，所以TIP122發(fā)射極電流 Ie= I5，又由于IcIe，所以恒流源電路的輸出電流為：I=Ic Ie = UP1.3由此可見(jiàn)，電源的輸出電流與UP1.3成正比，當(dāng)UP1.3保持恒定時(shí)，即可保證該電源的輸出電流是恒定的。同時(shí)，UP1.3可以通過(guò)單片機(jī)的PWM輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)輸出電流的可控。P89V51RD2的PWM模式原理如圖13圖13 PWM模式由于所有