A路燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1A路燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：：專業(yè)：：班級：：學(xué)號姓名：：指導(dǎo)老師：摘要公共照明系統(tǒng)廣廣泛采用高壓壓鈉燈（highpresssuressodiummlampp）或金屬鹵鹵化物燈（metalllichhalideelampp），傳統(tǒng)照照明系統(tǒng)經(jīng)常常采用電感鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器，照明明燈具采用統(tǒng)統(tǒng)一開關(guān)控制制方案。隨著數(shù)字技術(shù)和和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的的發(fā)展，公共共照明數(shù)字化化和網(wǎng)絡(luò)化已已經(jīng)成為一種種必然趨勢。節(jié)節(jié)約能源、保保證燈具壽命命、提高照明明管理水平、美美化城市夜量量和保證城市市夜間出行安安全等，已經(jīng)經(jīng)成為對公共共照明系統(tǒng)的的一項(xiàng)基本要要求。本文將介紹紹基于鎮(zhèn)流器器的全數(shù)字公公共照明系統(tǒng)統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程單單個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的任意監(jiān)控控，并重點(diǎn)介介紹了系統(tǒng)的的核心設(shè)備——組群控制器器的作用、組組成、工作原原理是以及主主要軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖。目錄一路燈控制制的分類及特特點(diǎn)---------------------------------------------------------1三整體設(shè)計(jì)計(jì)------------------------------------------------------------------------2三鎮(zhèn)流器---------------------------------------------------------------------------2四組群控制制件工作原理理與系統(tǒng)組成成----------------------------------------------1124.1組群群控制件系統(tǒng)統(tǒng)組成----------------------------------------------------1124.2GSSM模塊----------------------------------------------------------------1134.3電力力載波通信模模塊-------------------------------------------------------224.4雙CCPU通信方法與RS-4885通信------------------------------------------244.5交流流接觸器控制制與狀態(tài)保持持---------------------------------------------2664.6時(shí)鐘鐘與控制策略略---------------------------------------------------------2664.7軟件件的實(shí)現(xiàn)--------------------------------------------------------------27五硬件設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------2295.1PIIC16F8877的特點(diǎn)-------------------------------------------------------295.2單片片機(jī)及接口技技術(shù)-------------------------------------------------------305.3DSS1302的結(jié)構(gòu)及工工作原理----------------------------------------------3315.4MAAX485--------------------------------------------------------------------34結(jié)語--------------------------------------------------------------------------------35致謝--------------------------------------------------------------------------------36參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------------------------------37前言隨著時(shí)代的發(fā)展展，城市現(xiàn)代代化建設(shè)步伐伐不斷加快，對對城市道路照照明及城市亮亮化工程需求求也更大，而而能源的供需需矛盾也越來來越突出，節(jié)節(jié)電節(jié)能、綠綠色照明的要要求越來越迫迫切，越來越越高?，F(xiàn)在再再采用那些傳傳統(tǒng)的手控、鐘鐘控城市照明明系統(tǒng)的方法法已不能滿足足要求。如何何充分利用高高科技手段解解決上述矛盾盾也就成為當(dāng)當(dāng)前照明控制制領(lǐng)域一個(gè)新新的和緊要的的課題。城市市道路照明自自動(dòng)化控制和和智能化管理理作為城市現(xiàn)現(xiàn)代化的標(biāo)志志之一，它所所帶來的經(jīng)濟(jì)濟(jì)和社會(huì)效益益是十分顯著著的，它的推推廣和實(shí)施也也將是市政工工程建設(shè)中的的一項(xiàng)重要內(nèi)內(nèi)容。本文將將介紹基于鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器的全數(shù)數(shù)字公共照明明系統(tǒng)。該系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)遠(yuǎn)程單個(gè)路燈燈節(jié)點(diǎn)的任意意監(jiān)控。隨著時(shí)代的發(fā)展展，城市現(xiàn)代代化建設(shè)步伐伐不斷加快，對對城市道路照照明及城市亮亮化工程需求求也更大，而而能源的供需需矛盾也越來來越突出，節(jié)節(jié)電節(jié)能、綠綠色照明的要要求越來越迫迫切，越來越越高?，F(xiàn)在再再采用那些傳傳統(tǒng)的手控、鐘鐘控城市照明明系統(tǒng)的方法法已不能滿足足要求。如何何充分利用高高科技手段解解決上述矛盾盾也就成為當(dāng)當(dāng)前照明控制制領(lǐng)域一個(gè)新新的和緊要的的課題。城市市道路照明自自動(dòng)化控制和和智能化管理理作為城市現(xiàn)現(xiàn)代化的標(biāo)志志之一，它所所帶來的經(jīng)濟(jì)濟(jì)和社會(huì)效益益是十分顯著著的，它的推推廣和實(shí)施也也將是市政工工程建設(shè)中的的一項(xiàng)重要內(nèi)內(nèi)容。一路燈控制制的分類及特特點(diǎn)（一）、路燈控控制方法（技技術(shù)）的分類類：目前，市場上普普遍采用的路路燈控制方法法（技術(shù)）主主要有以下三三類：1、人工干干預(yù)控制；2、時(shí)鐘控控制；3、DDSS獨(dú)立控制技技術(shù)；（二）、各種周周界防盜報(bào)警警系統(tǒng)的技術(shù)術(shù)特點(diǎn)1、人工干預(yù)控控制：在道路照明設(shè)施施建設(shè)之初，按按照需要的照照明方式施工工建設(shè)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)路燈的隔一一亮一等特殊殊照明模式。在在需要開啟/關(guān)閉路燈時(shí)時(shí)派出人員操操作控制開關(guān)關(guān)來實(shí)現(xiàn)對路路燈的控制。優(yōu)點(diǎn)：具有一定定的應(yīng)變能力力。缺點(diǎn)：管理難度度大、安全系系數(shù)低、工作作量，不能檢檢測整個(gè)線路路路燈的工作作狀況。2、時(shí)鐘控制：：其原理理是將原人工工控制開關(guān)更更換為時(shí)鐘控控制器，由此此實(shí)現(xiàn)一般狀狀況下的路燈燈自動(dòng)控制。優(yōu)點(diǎn)：一般狀況況下可免除人人干預(yù)，工作作量降低，成成本較低；缺點(diǎn)：應(yīng)變能力力較差，如果果將時(shí)鐘控制制器設(shè)置在每每天19：00開啟次日08：00關(guān)閉，則無無論在任何季季節(jié)以及任何何氣象條件與與能見度的情情況下都將死死板的按照預(yù)預(yù)定時(shí)間工作作。3、DDS獨(dú)立立控制技術(shù)：：其原理理是在每個(gè)路路燈的線路上上加裝控制檢檢測器，并采采用無線或有有線的方式與與控制主機(jī)相相連再采用有有線或無線的的方式與控制制系統(tǒng)連接，以以此來實(shí)現(xiàn)對對路燈的開關(guān)關(guān)控制或定時(shí)時(shí)開關(guān)控制。并并可實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)設(shè)的工作模式式（如隔一亮亮一等），以以及對路燈故故障精確偵測測并報(bào)告。優(yōu)點(diǎn)：高程度自自動(dòng)化，高應(yīng)應(yīng)變能力，提提供多樣的工工作模式，并并可檢測路燈燈故障。缺點(diǎn)：造價(jià)高昂昂，施工難度度大：要在每每盞路燈下安安裝獨(dú)立的控控制器施工難難度可想而知知，由此又使使得工程造價(jià)價(jià)過高。本文將介紹基于于鎮(zhèn)流器的全全數(shù)字公共照照明系統(tǒng)。該該系統(tǒng)在國內(nèi)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了了遠(yuǎn)程單個(gè)路路燈節(jié)點(diǎn)的任任意監(jiān)控，并并重點(diǎn)介紹了了系統(tǒng)的核心心設(shè)備——組群控制器器的作用、組組成、工作原原理是以及主主要軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖。二整體設(shè)計(jì)在該系統(tǒng)中，每每個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)點(diǎn)采用全數(shù)字字化電子鎮(zhèn)流流器，可以實(shí)實(shí)現(xiàn)0%、50%、80%、100%功率輸出，可可以隨時(shí)發(fā)送送路燈的電流流、電壓信息息，并具有開開路、斷路和和路燈老化報(bào)報(bào)警功能。每每一個(gè)路燈節(jié)節(jié)點(diǎn)內(nèi)包含一一個(gè)電力載波波通信（PLC）模塊，利利用電力載波波模塊實(shí)現(xiàn)路路燈節(jié)點(diǎn)之間間以及路燈節(jié)節(jié)點(diǎn)與組群控控制器之間信信息通信。組組群控制器采采用雙CPU結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)責(zé)日常系統(tǒng)的的正常運(yùn)行控控制，并可以以隨時(shí)響應(yīng)上上位管理計(jì)算算機(jī)發(fā)出的指指令。組群控控制器與照明明管理計(jì)算機(jī)機(jī)通過GSM/GGPRS短信方式實(shí)實(shí)現(xiàn)正常情況況下的通信。在在組群控制器器發(fā)生故障的的情況下，照照明管理計(jì)算算機(jī)可以通過GSM/GGPRS直接實(shí)現(xiàn)路路燈線路的開開關(guān)控制，實(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全全雙保險(xiǎn)。照照明管理計(jì)算算機(jī)采用地理理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，實(shí)實(shí)現(xiàn)圖形化動(dòng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控控管理。三鎮(zhèn)流器由于氣氣體放電燈（如如熒光燈、霓霓虹燈、鹵素素?zé)?、金鹵燈燈等）是一種種負(fù)阻性電光光源要使其正正常穩(wěn)定工作作，需加一個(gè)個(gè)限流裝置。這這個(gè)限流裝置置叫做鎮(zhèn)流器器。目前氣體體放電燈使用用的鎮(zhèn)流器有有兩種：（1）電感式鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器；（2）高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器。由于電感感式鎮(zhèn)流器工工作在市電頻頻率，體積大大、笨重，還還需消耗大量量銅和硅鋼等等金屬材料，散散熱困難、效效率低、有頻頻閃，所以現(xiàn)現(xiàn)在一些電光光源界的科技技工作者紛紛紛尋找新的鎮(zhèn)鎮(zhèn)流方法，而而高頻交流電電子鎮(zhèn)流器就就是一種有效效方法。電子子鎮(zhèn)流采用高高頻開關(guān)變換換電子線路的的方法實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)鎮(zhèn)流，具有無無頻閃、效率率高、體積小小、重量輕、可可調(diào)光，不使使用大量銅材材和硅鋼材料料的特點(diǎn)，所所以自20世紀(jì)70年代以來，高高頻交流電子子鎮(zhèn)流器一問問世，由于它它的體積小、發(fā)發(fā)光效率高（發(fā)發(fā)光效率與工工作頻率關(guān)系系曲線如圖2所示）無頻頻閃效應(yīng)，適適應(yīng)供電電壓壓范圍寬、節(jié)節(jié)能的一系列列優(yōu)點(diǎn)，受到到了用戶的歡歡迎。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)，世界上照照明用電占了了世界上產(chǎn)生生的總電量的的1/4，如僅將現(xiàn)現(xiàn)用的200億只燈泡中中的50億只換成節(jié)節(jié)能的電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流燈泡，就就可節(jié)省200GW的電能，從從而少建幾十十個(gè)電站。由由于高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器節(jié)能和巨大大的市場潛力力，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，各各種氣體放電電照明燈廣泛泛采用高頻電電子鎮(zhèn)流器，形形成一個(gè)"綠色照明"的新興產(chǎn)業(yè)業(yè)。"綠色照明"是90年代初國際際上對節(jié)約電電能、保護(hù)環(huán)環(huán)境照明系統(tǒng)統(tǒng)的形象說法法。美、英、法法、日等主要要發(fā)達(dá)國家和和部分發(fā)展中中國家先后制制定了"綠色照明"的計(jì)劃，并并已經(jīng)取得明明顯效果。事事實(shí)上，照明明的質(zhì)量和水水平已成為衡衡量社會(huì)現(xiàn)代代化的一個(gè)重重要標(biāo)志，成成為人類社會(huì)會(huì)可持續(xù)發(fā)展展的一項(xiàng)重要要標(biāo)志。目前前，我國已成成為照明器具具的生產(chǎn)大國國，現(xiàn)有照明明器具生產(chǎn)企企業(yè)1000家，電光源源產(chǎn)品有60多個(gè)門類3500多個(gè)品種規(guī)規(guī)格，燈具產(chǎn)產(chǎn)品30多個(gè)門類500多個(gè)品種規(guī)規(guī)格。我國照照明節(jié)能大有有潛力可挖。目目前，熒光燈燈、稀土三色色緊湊型熒光光燈已生產(chǎn)出出適合家用的的H、雙H、O、D、雙D、SL型等多種產(chǎn)產(chǎn)品。這種燈燈與照度相同同的管型熒光光燈相比約節(jié)節(jié)電27%，與白熾燈燈相比，可節(jié)節(jié)電70%。2001年，按每戶戶僅用一只節(jié)節(jié)能燈計(jì)算，全全國4億只節(jié)能燈燈就可節(jié)電2000萬千瓦電力力，投資只需需120億元，而要要生產(chǎn)2000萬千瓦的電電力，即需投投資500億元。所以以在我國照明明節(jié)能是一項(xiàng)項(xiàng)很重要的課課題。目前，世世界上一些著著名的大專院院校、科研院院所、公司都都投入了較大大的力量進(jìn)行行高頻交流電電子鎮(zhèn)流器的的科研開發(fā)、生生產(chǎn)。如美國國弗吉尼亞大大學(xué)功率電子子研究中心（VPEC），李澤元元教授領(lǐng)導(dǎo)的的科研中心每每年都有相關(guān)關(guān)論文和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)告在IEEE功率電子學(xué)學(xué)學(xué)刊刊出，并并提出了如高高頻能量反饋饋、采用電荷荷泵功率因數(shù)數(shù)校正的電子子鎮(zhèn)流器等概概念，美國加加州理工大學(xué)學(xué)（UCT）的S.CUK教授關(guān)于單單級高功率因因數(shù)電子鎮(zhèn)流流器，一種用用于緊湊型熒熒光燈的E類電子鎮(zhèn)流流器，西班牙牙、巴西、我我國臺灣和香香港地區(qū)的一一些著名高等等院校、科研研院所、公司司都投入了一一些高水平的的科研人員進(jìn)進(jìn)行開發(fā)。同同時(shí)，國內(nèi)一一些著名科研研院所、大學(xué)學(xué)也投入了較較大力量進(jìn)行行科研開發(fā)。這這點(diǎn)可從國內(nèi)內(nèi)相關(guān)科技文文獻(xiàn)看出。勿勿容置疑的是是我國是世界界上電子鎮(zhèn)流流器的一個(gè)生生產(chǎn)大國，我我國有較多的的公司、企業(yè)業(yè)從事這種"綠色電光源"產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)。特別是自自20世紀(jì)80年代末、90年代初，IEC9228（1990）、GB151143（1994）《管形熒熒光燈用交流流電子鎮(zhèn)流器器一般要求和和安全要求》及IEC929（1990）、GB/T15144《管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器的性能要求》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相繼頒布與實(shí)施，使交流電子鎮(zhèn)流器的研究、開發(fā)、生產(chǎn)有了統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器要求體積小、造價(jià)低，并且對電磁輻射干擾、輸入功率因數(shù)、波峰因數(shù)、可靠性等技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格，所以要做出一個(gè)滿足高性能、低價(jià)格、體積小、低電磁輻射干擾，使用安全可靠的高頻交流電子鎮(zhèn)流器并非件易事，所以往往讓人感到：看似簡單的一個(gè)電子產(chǎn)品，但是技術(shù)含量很高，是一個(gè)涉及電路拓?fù)洹⒏哳l電子變換、諧振開關(guān)（ZVS、ZCS）、LC串并聯(lián)諧振、功率因數(shù)校正、電磁干擾抑制（EMC、EMI）、信號傳感、采集和控制、電子元器件、電光源器件等電力電子技術(shù)的方方面面。同時(shí)，如何測量高頻交流電子鎮(zhèn)流器的技術(shù)參數(shù)，如功率、高頻諧波成分、效率、電磁輻射干擾（EMI），也是高頻交流電子鎮(zhèn)流器的研究熱點(diǎn)。實(shí)踐證明，要做出一只高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器，還需對它的負(fù)載--燈的技術(shù)特性、燈對電源的技術(shù)要求有所了解，否則要做出高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器是不現(xiàn)實(shí)的。由于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的要求不斷提高，國際電工技術(shù)委員會(huì)1982年分別制定了IEC555-2《家用設(shè)備及類似電器設(shè)備對供電系統(tǒng)的干擾》標(biāo)準(zhǔn)，和IEC1000-3-2《電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)》，分別對相關(guān)電器設(shè)備的功率、諧波成分、電磁輻射干擾等技術(shù)指標(biāo)做出了要求，對高頻交流電子鎮(zhèn)流器而言也相應(yīng)增加了電路的設(shè)計(jì)難度和制造難度。二、常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路與改進(jìn)（一）單級半橋諧振式由于半橋諧振式逆變電路工作可靠，對開關(guān)管耐壓要求較低，所以采用半橋諧振式逆變電路為燈負(fù)載供電的功率變換電路使用最為廣泛。它主要由：交流市電供電整流電路（濾波）、啟動(dòng)電路、串聯(lián)諧振高頻逆變電路、保護(hù)電路、燈負(fù)載幾部分組成。這是一個(gè)典型的、自激振蕩、自啟動(dòng)的LC串聯(lián)諧振半橋逆變的高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路，諧振主要由L、、C3、C4完成，利用諧振時(shí)C4上的高頻電壓點(diǎn)亮燈負(fù)載，當(dāng)燈負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，會(huì)影響諧振回路Q值，從而影響諧振電容C4上的諧振電壓，來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燈負(fù)載電流的作用。由于這種電路采用元件少、造價(jià)低，所以目前國內(nèi)市場上見到的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大多采用類似的這種電路。但這種電路存在以下缺點(diǎn)：（1）無燈絲預(yù)熱功能，易產(chǎn)生燈絲電極濺射作用，而降低燈絲的使用壽命，使用時(shí)間一長易造成燈管一端發(fā)黑的現(xiàn)象；（2）由于采用市電整流后直接給半橋逆變級供電，所以會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的高次諧波干擾，降低交流市電輸入側(cè)的功率因數(shù)，并降低電源供電效率,采用這種電路的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大量使用時(shí)，會(huì)造成三相四線供電電網(wǎng)的地電位偏移，因而造成用電設(shè)備的損壞；（3）由于半橋逆變級工作在高頻開關(guān)逆變狀態(tài)，所以產(chǎn)生的高次諧波，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁幅射干擾，影響其它用電設(shè)備的正常工作；（4）由于電路沒有設(shè)保護(hù)電路，所以一旦市電電源供電發(fā)生故障（如電網(wǎng)電壓升高過多）或燈負(fù)載發(fā)生破裂等故障時(shí)，易造成電路損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生火災(zāi)事故。（二）雙級諧振振式高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器針對單級半半橋諧振式高高頻交流電子子鎮(zhèn)流器電路路存在的以上上缺陷，人們們又開發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)出了雙級諧諧振式高頻交交流電子鎮(zhèn)流流器電路。它它主要在普通通的單級諧振振高頻交流電電子鎮(zhèn)流器的的基礎(chǔ)上，再再加了一級有有源功率因數(shù)數(shù)校正（APFC）電路，用用以進(jìn)行交流流市電輸入整整流濾波的功功率因數(shù)校正正，并限制高高次諧波成分分，從而達(dá)到到減小電磁幅幅射干擾，提提高輸入側(cè)功功率因數(shù)的目目的。并且由由于有源功率率因數(shù)校正（APFC）還有預(yù)穩(wěn)穩(wěn)壓的作用，同同時(shí)還可以調(diào)調(diào)光（調(diào)節(jié)APFC輸出電壓），所所以既可提高高電子鎮(zhèn)流器器的電性能，又又可提高電子子鎮(zhèn)流器的可可靠性。有源源功率因數(shù)校校正按電路構(gòu)構(gòu)成可分為：：降壓式、升升/降壓式、反反激式、升壓壓式等幾種。按按控制市電輸輸入電流的工工作原理可分分為：平均電電流型、滯后后電流型、峰峰值電流型、電電壓控制型幾幾種。按功率率因數(shù)校正電電路中電感電電流的工作方方式又可分為為：電流連續(xù)續(xù)型（CCM）、電流不不連續(xù)型（DCM）。由于升升壓式有源功功率因數(shù)校正正電路具有PF值高、THD小、效率高高，但需輸出出電壓高于輸輸入電壓，適適用于75W-22KW的應(yīng)用場合合，所以目前前應(yīng)用最為廣廣泛。由于DCM型APFC電路簡單，開開關(guān)管應(yīng)力小小的優(yōu)點(diǎn)，所所以在電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器中應(yīng)用用廣泛。兩級級式具有APFC功能的高頻頻交流電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器電路由由于增加了一一級有源功率率因數(shù)校正電電路，所以增增加了電路的的復(fù)雜性，使使成本提高許許多，雖然雙雙級式高頻交交流電子鎮(zhèn)流流器性能好，但但由于成本、體體積等原因也也很難于大范范圍推廣使用用。(三)無源功率因因數(shù)校正針對對兩級式有源源功率因數(shù)校校正電路的缺缺點(diǎn)，人們又又試圖探討用用無源功率因因數(shù)校正的方方法來提高高高頻交流電子子鎮(zhèn)流器的性性能，如經(jīng)常常提到的有采采用三只二極極管和二只電電容器的逐流流電路的無源源功率因數(shù)校校正和高頻復(fù)復(fù)合能量反饋饋等方法，雖雖然在理論分分析上可行，并并有相應(yīng)的實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)結(jié)論，但是至至今未見廣泛泛使用。還需需進(jìn)一步提高高技術(shù)性能，但但無疑這是一一個(gè)很好的發(fā)發(fā)展方向。（四四）常用高頻頻交流電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器調(diào)光由由于高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器具有節(jié)能的的優(yōu)點(diǎn)，特別別是在不需電電子鎮(zhèn)流器滿滿功率進(jìn)行的的場合下，采采用調(diào)光控制制節(jié)能效果會(huì)會(huì)更加明顯。調(diào)調(diào)光控制有一一個(gè)用戶可控控制的調(diào)光控控制輸入端并并應(yīng)具有以下下基本功能：：能檢測燈電電流、燈電壓壓、燈功率；；利用反饋電電路來調(diào)節(jié)用用戶設(shè)定的亮亮度。常用的的調(diào)光方法主主要有以下四四種：占空比比調(diào)光法、調(diào)調(diào)頻調(diào)光法、調(diào)調(diào)節(jié)高頻逆變變器供電電壓壓調(diào)光法、脈沖調(diào)相調(diào)調(diào)光法。1、占空比調(diào)調(diào)光法這種調(diào)調(diào)光控制法利利用調(diào)節(jié)高頻頻逆變器中功功率開關(guān)管的的脈沖占空比比，實(shí)現(xiàn)輸出出功率調(diào)節(jié)，對對半橋逆變的的最大占空比比為0.5，以確保半半橋逆變器的的兩個(gè)開關(guān)管管有一個(gè)死時(shí)時(shí)間，以免兩兩個(gè)開關(guān)管共共態(tài)導(dǎo)通損壞壞。這種調(diào)光光方法存在的的問題是：如如果電感電流流連續(xù)并滯后后于半橋電壓壓Uxy，則開關(guān)可可能導(dǎo)通時(shí)工工作在零電壓壓狀態(tài)，關(guān)斷斷瞬間需采用用吸收電容達(dá)達(dá)到ZCS工作條件，這這樣可進(jìn)入ZVS工作方式，這這是優(yōu)點(diǎn)，EMI和開關(guān)管應(yīng)應(yīng)力可明顯降降低。然而，如如果占空比太太小，以至電電感電流不連連續(xù)，將失去去ZVS工作特性，并并且由于供電電直流電壓較較高，而使開開關(guān)管上的應(yīng)應(yīng)力加大，這這種不連續(xù)電電流導(dǎo)通狀態(tài)態(tài)將導(dǎo)致可靠靠性降低和加加大EMI幅射。除了了小的脈沖占占空比，當(dāng)燈燈管發(fā)生故障障時(shí)，也會(huì)出出現(xiàn)不連續(xù)電電流工作狀態(tài)態(tài)，當(dāng)燈為開開路故障時(shí)，電電感電流將流流過諧振電容容，由于這個(gè)個(gè)電容的容量量較小，所以以阻抗較大。除除非兩個(gè)開關(guān)關(guān)管有吸收電電路保護(hù)，否否則開關(guān)管將將承受很大的的電壓應(yīng)力。2、調(diào)頻調(diào)光法法調(diào)頻調(diào)光法法也是常用的的調(diào)光方法。如如果高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器的開關(guān)頻率率增加，則電電感的阻抗增增加，這樣，電電感電流就會(huì)會(huì)下降。調(diào)頻頻調(diào)光法的局局限性：A．調(diào)光范圍圍由調(diào)頻范圍圍決定，如果果調(diào)頻范圍不不大，則功率率調(diào)節(jié)范圍也也不大。B．為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在低燈功率率工作條件下下實(shí)現(xiàn)調(diào)光，則則調(diào)頻范圍應(yīng)應(yīng)很寬（即從從25KHZZ--50KKHZ）。磁芯的的頻率范圍、驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路、控控制電路可能能限制調(diào)光范范圍。C．在整個(gè)調(diào)調(diào)頻范圍內(nèi)不不易實(shí)現(xiàn)軟開開關(guān)。輕載時(shí)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)軟開關(guān)，并并使開關(guān)管上上的電壓應(yīng)力力加大。硬開開關(guān)的瞬態(tài)過過渡是EMI幅射的主要要來源。D．如果半橋橋逆變器不工工作在軟開關(guān)關(guān)狀態(tài)，則導(dǎo)導(dǎo)致逆變器的的損耗加大，導(dǎo)導(dǎo)致效率降低低。E．當(dāng)開關(guān)頻頻率在紅外遙遙控的頻率范范圍內(nèi)時(shí)，熒熒光燈將發(fā)射射低電平的紅紅外線，如果果調(diào)頻范圍很很大，其它的的紅外遙控裝裝置如電視機(jī)機(jī)將會(huì)受到影影響。F．燈電流近近似反比于逆逆變器開關(guān)頻頻率，調(diào)光與與開關(guān)頻率間間不是線性關(guān)關(guān)系。G．當(dāng)燈管發(fā)發(fā)生開路故障障時(shí)，將出現(xiàn)現(xiàn)DCM工作狀態(tài)，特特別是當(dāng)開關(guān)關(guān)頻率很低時(shí)時(shí)。3、改變半橋橋逆變器供電電電壓調(diào)光法法利用改變半半橋逆變器供供電電壓法實(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)光有以以下優(yōu)點(diǎn)：A．調(diào)節(jié)半橋橋逆變器供電電電壓來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)調(diào)光。B．采用固定定占空比（約約0.5）的方法，使使半橋逆變器器工作在軟開開關(guān)電感電流流連續(xù)的寬調(diào)調(diào)光范圍調(diào)光光（這也可使使開關(guān)控制電電路簡化）。C．由于開關(guān)關(guān)頻率固定，所所以可以針對對給定的燈型型號簡化控制制電路設(shè)計(jì)。D．由于開關(guān)關(guān)頻率剛好大大于諧振頻率率，所以可以以降低無功功功率和提高工工作效率。E．由于開關(guān)關(guān)頻率固定，所所以可以較方方便的確定無無源器件的參參數(shù)。F．在較寬的的燈功率范圍圍內(nèi)（5%--1100%）保持ZVS工作條件。G．在很低的的半橋逆變器器供電電壓下下，將會(huì)失去去軟開關(guān)特性性，將會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)電感電流不不連續(xù)的工作作狀態(tài)。然而而在直流供電電電壓很低的的情況下，這這種工作狀態(tài)態(tài)不再是個(gè)問問題，這時(shí)的的開關(guān)管應(yīng)力力和損耗將很很小，即使硬硬開關(guān)在低直直流供電電壓壓情況下（如如20V），也不會(huì)會(huì)產(chǎn)生太多EMI幅射。H．可實(shí)現(xiàn)平平滑和幾乎線線性的燈功率率控制特性。I．可得到低低功率解決方方案，半橋逆逆變器的供電電電壓可以選選得很低（如如5%--1100%的調(diào)光范圍圍對應(yīng)30-1220V），這樣可可采用低電壓壓電容和MOSFEET。J．調(diào)光控制制僅通過控制制SEPIC變換器輸出出電壓實(shí)現(xiàn)。由由于半橋逆變變器工作在恒恒頻工作狀態(tài)態(tài)，所以可采采用簡單的AC/DC控制即可實(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。K．燈電流近近似和DC變換器的電電壓成正比，調(diào)調(diào)光幾乎和SEPICCDC變換器的輸輸出直流電壓壓成正比。調(diào)調(diào)光曲線如圖圖6所示。4、脈沖調(diào)相相調(diào)光法利用用調(diào)節(jié)半橋逆逆變器中兩支支開關(guān)管的導(dǎo)導(dǎo)通相位的方方法來調(diào)節(jié)輸輸出功率，從從而達(dá)到輸出出調(diào)光的目的的。調(diào)相法調(diào)調(diào)光曲線圖如如圖7所示。相控調(diào)調(diào)光法主要有有以下特點(diǎn)：：⑴可調(diào)光至此1%；⑵可在任意調(diào)調(diào)光設(shè)定值下下啟動(dòng)；⑶可應(yīng)用于多多燈應(yīng)用場合合；⑷調(diào)光相位燈燈功率關(guān)系線線性好。（五五）兩級高功功率因數(shù)電子子鎮(zhèn)流器常用用IC及特點(diǎn)由于于高頻交流電電子鎮(zhèn)流器的的巨大市場和和經(jīng)濟(jì)效益，國國際上許多有有實(shí)力的半導(dǎo)導(dǎo)體廠商紛紛紛開發(fā)相應(yīng)的的集成電路，以以方便用戶、生生產(chǎn)廠商使用用，大批量生生產(chǎn)。有的半半導(dǎo)體廠商還還給出了相關(guān)關(guān)的電子鎮(zhèn)流流器設(shè)計(jì)軟件件。世界上主主要生產(chǎn)、開開發(fā)高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器的主要生產(chǎn)產(chǎn)廠商有：美美國國際整流流器公司（IR）、莫托羅羅拉公司（MC）、美國微微線公司（ML）、韓國三三星公司等。下下面以美國IR公司為例，介介紹其主要電電子鎮(zhèn)流器用用控制集成電電路、相關(guān)設(shè)設(shè)計(jì)軟件。美美國國際整流流器公司（IR）主要有以以下型號的新新型高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器控制集成電電路，它們分分別為：IR211571、IR21559/IR221591、IR21667、IR21553、IR21556等型號。它它們分別用于于以下場合：：①IR215571：驅(qū)動(dòng)600VMOSFEET的熒光燈和和高強(qiáng)度放電電燈（HID）的電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)控控制集成電路路。②IR21559/IR221591：調(diào)光控制制和600VMOSFEET驅(qū)動(dòng)控制功功能合一的電電子鎮(zhèn)流器控控制集成電路路。③IR21667：具有PFC功能的高集集成度，600VMOSFEET驅(qū)動(dòng)控制集集成電路，常常用于熒光燈燈和高強(qiáng)度放放電燈（HID）的驅(qū)動(dòng)控控制。④IR21553：IR21553/IR22151驅(qū)動(dòng)控制集集成電路的改改進(jìn)型，用以以驅(qū)動(dòng)半橋功功率變換級。⑤IR215振蕩頻率可偏程和用于高壓半橋驅(qū)動(dòng)。⑥IR2153、IR2156：常用于鹵素?zé)舻目刂乞?qū)動(dòng)。下面以IR21571、IR2159/IR2157為例介紹其主要功能。如表1所示。表1常用IRR電子鎮(zhèn)流器IC特點(diǎn)特點(diǎn)型號IR215571IRR2159//IR21557啟動(dòng)功率低√√電源供電穩(wěn)穩(wěn)壓二極管保保護(hù)√√600V半橋驅(qū)動(dòng)√√工作頻率可可編程控制√-死時(shí)間控控制√固定閉環(huán)調(diào)調(diào)光√-模擬調(diào)光接接口√-過流保護(hù)√√故障保護(hù)√√過溫保護(hù)√√鄰近諧振保保護(hù)nearresonnanceproteectionn√√自動(dòng)再啟動(dòng)動(dòng)關(guān)斷√√功率因數(shù)校校正--電源供電電電壓穩(wěn)壓--DDIP和SOLC封裝16116（六）IR公司的相關(guān)關(guān)設(shè)計(jì)軟件美美國IR公司為了方方便它的IC使用和高頻頻交流電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器電路設(shè)設(shè)計(jì)，它推出出了相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)軟件，軟件件具有以下特特點(diǎn)：IR公司的相關(guān)關(guān)電子鎮(zhèn)流器器設(shè)計(jì)軟件具具有以下功能能和相應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)步驟：1、設(shè)計(jì)步驟：：(1)對給定的電電路類型和輸輸入電壓范圍圍，可生成相相應(yīng)的電路圖圖、元件表和和印刷電路板板圖。(2)良好的圖形形設(shè)計(jì)界面，可可給出電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器的電參參數(shù)、元件值值和整個(gè)電子子鎮(zhèn)流器的相相關(guān)文件。2、主要特點(diǎn)點(diǎn)：⑴三步設(shè)計(jì)流流程；⑵燈型號流覽覽；⑶設(shè)計(jì)流覽；⑷良好的顯示示界面；⑸電子鎮(zhèn)流器器工作點(diǎn)的計(jì)計(jì)算；⑹電子鎮(zhèn)流器器工作點(diǎn)的圖圖形表示；⑺Windoows的圖形顯示示界面；⑻LC諧振腔元件件參數(shù)計(jì)算；；⑼PFC元件參數(shù)計(jì)計(jì)算；⑽IR215571外圍相關(guān)元元件參數(shù)計(jì)算算；⑾電路圖；⑿元件清單；⒀PCB圖；⒁電參數(shù)圖；⒂元件參數(shù)表表。燈的選擇擇和電路基本本設(shè)計(jì)選擇主主要包含：燈燈的選擇含以以下內(nèi)容：燈燈型號、燈功功率、燈管工工作電壓、最最大燈管預(yù)熱熱電壓、燈管管最小點(diǎn)火電電壓、預(yù)熱電電流、預(yù)熱時(shí)時(shí)間（秒）?；驹O(shè)計(jì)選擇擇含以下內(nèi)容容：最低電源源電壓、最大大電源電壓、預(yù)預(yù)熱直流總線線電壓、啟動(dòng)動(dòng)點(diǎn)火直流總總線電壓、直直流工作總線線電壓、PFC工作頻率、鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器工作頻頻率。并且BDA軟件有兩種種工作方式：：1．標(biāo)準(zhǔn)3步法（含以以下步驟）：：選燈型、選選擇電路形式式、自動(dòng)生成成設(shè)計(jì)結(jié)果。2．高級工作方式（含以下設(shè)計(jì)步驟）：①工作點(diǎn)計(jì)算和IR21571外圍元器件計(jì)算；②允許預(yù)先設(shè)定所要求參數(shù)值；③設(shè)計(jì)靈活，方便。三、單級高性能能、高功率因因數(shù)高頻交流流電子鎮(zhèn)流器器由于雙級式式高頻交流電電子鎮(zhèn)流器使使用元件多，價(jià)價(jià)格較高。所所以盡管性能能指標(biāo)好，但但也難于大批批量生產(chǎn)、使使用，為了進(jìn)進(jìn)一步簡化電電路，提高電電子鎮(zhèn)流器的的性能指標(biāo)，國國內(nèi)外的一些些科研院所、高高等院校、大大公司紛紛提提出了單級新新型、高功率率因數(shù)高頻交交流電子鎮(zhèn)流流的新概念、新新電路，下面面分別加以介介紹。（一）高高功率因數(shù)、低低電磁幅射、具具有寬調(diào)光范范圍的電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器這種電電路由香港城城市大學(xué)的S.Y.RRonHuui教授（Ph.D）提出。這這種鎮(zhèn)流器具具有以下特點(diǎn)點(diǎn)：(1)低電磁幅射射，傳導(dǎo)干擾擾低，可調(diào)光光范圍寬；(2)功率調(diào)節(jié)范范圍為10%---100%；(3)采用SEPICCDC/AAC變換調(diào)壓；(4)低EMI，低電壓應(yīng)應(yīng)力；(5)可用于單管管、多管熒光光燈照明。（二二）一種改進(jìn)進(jìn)電荷泵功率率因數(shù)校正（CPPFC）的電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器這種電電路由美國李李澤元教授領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)的VPEC的JinRRongQQian教授（Ph.D）和李澤元元教授提出。主主要有以下特特點(diǎn)：(1)引入了電荷荷泵的概念、工工作原理、電電路；(2)提高功率因因數(shù)的工作原原理分析；(3)波峰比為1.6，200V交流電壓輸輸入，效率為為80%；(4)只用一個(gè)電電感，由于電電荷泵采用了了一個(gè)電容，而而電容又比電電感在電路上上好處理。（三三）一種用于于緊湊型熒光光燈的新型自自激E類電子鎮(zhèn)流流器由美國（CIeveelandStateeUnivversitty的LouissRobeertNeerone教授（Ph.D）提出。論論文和實(shí)驗(yàn)對對點(diǎn)火和燈電電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行行進(jìn)行了分析析、討論，并并給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果。有限限流保護(hù)功能能，可適用于于任何Q值和占空比比，價(jià)格低。（四四）一種改進(jìn)進(jìn)單級電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器起動(dòng)特特性的新方法法由我國臺灣灣NatioonalCChungChenggUnivversitty的Tsai--fuＷｕ教授（ＰＰｈ.Ｄ）和他的的學(xué)生Yong－JingWu提出，并給給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果。這種方方法主要有以以下特點(diǎn)：１１、利用同步步開關(guān)技術(shù)（SynchhronouusSwiitchTTechniique,SSST）來改進(jìn)電電子鎮(zhèn)流器的的啟動(dòng)特性。２２、利用變形形單級電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器技術(shù)實(shí)實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流（Singlle-StaageInnverteer、SSI）。３、討論論了ＰＦＣ半半級和逆變電電路半級間功功率不平衡而而引入的較高高電壓應(yīng)力對對開關(guān)器件的的影響。４、討討論了電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器的工作作狀態(tài)、控制制策略和元件件電壓應(yīng)力間間的相互關(guān)系系。５、討論論了利用熱阻阻檢測電路來來減小燈絲濺濺射的問題，并并通過實(shí)驗(yàn)證證明了這種電電路燈管開關(guān)關(guān)工作18000次后燈絲無無明顯濺射。６６、論文和實(shí)實(shí)驗(yàn)電路對單單級鎮(zhèn)流電路路的變化特性性進(jìn)行了分析析，并給出了了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（五五）采用反激激推挽集成變變換器的電子子鎮(zhèn)流器該電電路和實(shí)現(xiàn)主主要由巴西federralUnniverssityoofMinnasGeenais的RicarrdoNeedersoondoPPrado教授（Pｈ.Ｄ）等人完完成。這種電電子鎮(zhèn)流器具具有以下特點(diǎn)點(diǎn)：(1)由于采用反反激式電路，所所以電路簡單單，使用靈活活；(2)具有隔離、自自啟動(dòng)、單開開關(guān)的電路特特點(diǎn)；(3)可實(shí)現(xiàn)短路路保護(hù)；(4)反激式ＡＰＰＦＣ，所以以具有不必使使輸出電壓高高于輸入直流流電壓，可在在ＤＣＭ工作作方式下，在在固定導(dǎo)通時(shí)時(shí)間控制方式式下得到功率率因數(shù)近似為為１的效果；；(5)由推挽變換換器實(shí)現(xiàn)燈的的高頻交流供供電、鎮(zhèn)流；；(6)僅用一級電電路就可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)ＰＦＣ和高高頻變換，實(shí)實(shí)現(xiàn)了單開關(guān)關(guān)變換，簡化化了電路；(7)通過占空比比控制可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)調(diào)光。（六六）基于單級級高功率因數(shù)數(shù)的電子鎮(zhèn)流流器該工作由由巴西FederralUnniverssityoofEsppiritooSanttO,Vittoria的MarciioAimmeidaCo教授（Pｈ.Ｄ）及他的的同事完成的的。它具有以以下特點(diǎn)：(1)單功率級，高高功率因數(shù)，半半橋功率逆變變器工作在諧諧振狀態(tài)；(2)自激振蕩式式，功率因數(shù)數(shù)校正工作在在DCM模式，輸入入、輸出隔離離；(3)由于工作在在自激振蕩方方式，所以具具有保護(hù)作用用；(4)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?0W熒光燈、40KHZ、220V交流市電供供電；(5)給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果和模型型分析。（七七）一種新型型單級恒功率率高功率因數(shù)數(shù)電子鎮(zhèn)流器器這項(xiàng)工作由由西班牙的UniveersityyofOOviedoo,Gijoon大學(xué)的ManueelRicco－Secaddes教授（Pｈ.Ｄ）和他的的幾個(gè)同事共共同完成的。該該電子鎮(zhèn)流器器具有以下特特點(diǎn)：(1)由buck－boost和半橋LC諧振共同組組成單級高頻頻交流電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器；(2)具有可調(diào)光光和恒功率特特性；(3)高功率因數(shù)數(shù)（0.98）；(4)給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電路、穩(wěn)態(tài)態(tài)分析、低頻頻電路模型；；(5)給出了設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)例、方法法；(6)給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果。（八八）基于反激激變換器的單單級高功率因因數(shù)電子鎮(zhèn)流流器該項(xiàng)工作作由西班牙的的3.7部分的科研研課題組完成成。該項(xiàng)工作作具有以下特特點(diǎn)：１、將將反激變換PFC和半橋變換換合為一體，作作為單級高頻頻交流電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流。２、反反激工作于恒恒頻、恒占空空比。３、由由于在ＰＦＣＣ中引入了一一個(gè)變壓器，所所以逆變器的的輸入電壓可可以設(shè)定，從從而優(yōu)化了逆逆變器的設(shè)計(jì)計(jì)。４、給出出了實(shí)驗(yàn)電路路、穩(wěn)態(tài)分析析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果果。四、總結(jié)結(jié)通過以上的的分析討論可可以看出，貌貌不驚人的高高頻交流電子子鎮(zhèn)流器的設(shè)設(shè)計(jì)、制作是是一個(gè)涉及電電路拓?fù)?、電電子元器件選選擇、電路動(dòng)動(dòng)態(tài)靜態(tài)分析析，電光源等等多學(xué)科的一一個(gè)知識密集集性電子產(chǎn)品品。它主要要要求在電路盡盡可能簡單的的條件下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高效率、高高可靠、低諧諧波成分、低低電磁幅射干干擾、高功率率因數(shù)。所以以對電路設(shè)計(jì)計(jì)、選型、生生產(chǎn)提出了較較高的要求。隨隨著電子技術(shù)術(shù)、電子元器器件、電路拓拓?fù)渌降牟徊粩嗵岣?，高高頻交流電子子鎮(zhèn)流器的質(zhì)質(zhì)量、性能會(huì)會(huì)不斷提高?；鼗仡欁?0世紀(jì)70年代世界上上第一只高頻頻交流電子鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器的面市市，到今天高高頻交流電子子鎮(zhèn)流器廣泛泛進(jìn)入家庭、樓樓堂館所的照照明，印證了了高頻交流電電子鎮(zhèn)流器的的不斷發(fā)展，質(zhì)質(zhì)量、性能不不斷提高的過過程。四組群控制器器工作原是與與系統(tǒng)組成4．1組群控控制器系統(tǒng)組組成圖1給出了一種種組群控制器器設(shè)計(jì)方案。它它包括CPU模塊、線路路狀態(tài)檢測模模塊、交流接接觸器驅(qū)動(dòng)模模塊、后備電電源模塊、時(shí)時(shí)鐘模塊、控控制策略模塊塊、電能計(jì)量量模塊、溫濕濕度檢測模塊塊、GSM通信模塊和和電力載波通通信模塊。CPU模塊采用CPU結(jié)構(gòu)。主微微控制器采用用高性能、8位、40引腳、具有8KBFllash、多路8位A/D的RISC單片機(jī)PIC166F877，負(fù)責(zé)與GSM通信模塊和和電力載波模模塊通信，與與交流接觸器器驅(qū)動(dòng)控制，與與實(shí)時(shí)時(shí)鐘的的讀取和校準(zhǔn)準(zhǔn)以及根據(jù)照照明控制策略略發(fā)送控制指指令等功能。從從微控制器采采用與主微控控制器同一系系列的高性能能8位、28引腳、多路8位A/D、具有4KBFFlash的RISC單片機(jī)PIC166F873。該控制器器負(fù)責(zé)管理電能計(jì)量量模塊、后備備電源及監(jiān)控控模塊、溫濕濕度監(jiān)控模塊塊和線路狀態(tài)態(tài)檢測模塊等等。4.2GSM模模塊GSM(GloobalSSystemmforMobillecommmuniccationn)系統(tǒng)是目前前基于時(shí)分多多址技術(shù)的移移動(dòng)通訊體制制中比較成熟熟、完善、應(yīng)應(yīng)用最廣泛的的一種系統(tǒng)。目目前已建成的的覆蓋全國的的GSM數(shù)字蜂窩移移動(dòng)通信網(wǎng)，是是我國公眾移移動(dòng)通信網(wǎng)的的主要方式?；贕SM的短信息服服務(wù)，是一種種在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上傳送簡短短信息的無線線應(yīng)用,是一種信息息在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上儲存和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)寄的過程。由由于公眾GSM網(wǎng)絡(luò)在全球球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫漫游,建立上述系系統(tǒng)不須再組組建專用通信信網(wǎng)絡(luò)，所以以具有實(shí)時(shí)傳傳輸數(shù)據(jù)功能能的短信應(yīng)用用將得到迅速速普及。筆者者開發(fā)設(shè)計(jì)的的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的溫度度數(shù)據(jù)采集與與無線傳輸系系統(tǒng)正是借助助該網(wǎng)絡(luò)平臺臺,利用短信息息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)雙雙向傳遞。系系統(tǒng)模型圖如如圖2所示終端處理模塊終端處理模塊存儲器數(shù)據(jù)收發(fā)模塊數(shù)據(jù)采集模塊存儲器數(shù)據(jù)收發(fā)模塊數(shù)據(jù)采集模塊E2PROM單片機(jī)2MSC12101210PC機(jī)GSM模塊2單片機(jī)1單片機(jī)GSM模塊1GSM網(wǎng)絡(luò)圖2系統(tǒng)模型型圖本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采采集部分、數(shù)數(shù)據(jù)接收和發(fā)發(fā)送部分、終終端處理部分分等三個(gè)模塊塊組成。數(shù)據(jù)據(jù)采集模塊將將采集到的溫溫度數(shù)據(jù)存入入存儲器中。數(shù)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊塊采用雙單片片機(jī)共用E2RPOM的方式，單單片機(jī)2控制數(shù)據(jù)從從存儲器轉(zhuǎn)存存入E2PROM中；；單片機(jī)1負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)據(jù)從E2PRROM中讀出，并并經(jīng)GSM模塊2借助GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送出去，單單片機(jī)1不僅控制數(shù)數(shù)據(jù)的發(fā)送，也也控制數(shù)據(jù)的的接收。在這這里E2PROM是數(shù)據(jù)臨時(shí)時(shí)存儲和上傳傳的中轉(zhuǎn)站。終終端處理模塊塊負(fù)責(zé)將接收收到的數(shù)據(jù)交交給計(jì)算機(jī)處處理，并將處處理后的結(jié)果果存放到數(shù)據(jù)據(jù)庫中，以供供查詢。當(dāng)終終端處理模塊塊需要向GSM模塊2發(fā)送控制命命令時(shí)，GSM模塊2接收過程正正好與上述過過程相反，從從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)的自動(dòng)雙向向傳遞。系統(tǒng)中三個(gè)模塊塊相互獨(dú)立，彼彼此又相互依依賴，共同完完成數(shù)據(jù)的傳傳輸。數(shù)據(jù)收收發(fā)模塊在系系統(tǒng)中起著承承上啟下的作作用，是系統(tǒng)統(tǒng)的核心模塊塊。該模塊以以雙單片機(jī)為為核心，以RS232通信接口，在在物理層上實(shí)實(shí)現(xiàn)與GSM模塊的連接接。由于篇幅幅的限制，本本文主要介紹紹單片機(jī)控制制這一模塊工工作的軟件實(shí)實(shí)現(xiàn)過程。旨旨在對怎樣用用單片機(jī)控制制GSM模塊收發(fā)短短信息進(jìn)行探探討。1GSM模塊塊MZ28MZ28是中興興通訊推出的的GSM無線雙雙頻調(diào)制解調(diào)調(diào)器，主要為為語音傳輸、短短信發(fā)送和數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供供無線接口。MZ28集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，特別適合于迅速開發(fā)基于GSM無線網(wǎng)絡(luò)的無線應(yīng)用產(chǎn)品。帶有人機(jī)接口（MMI）界面的應(yīng)用產(chǎn)品內(nèi)部與MZ28的通訊可通過標(biāo)準(zhǔn)的串行接口（RS232）進(jìn)行。MZ28使用簡單的20-PINZIP插座與用戶自己的應(yīng)用系統(tǒng)相連，此ZIP連接方式提供開發(fā)所需的數(shù)據(jù)通信、音頻和電源等接口信號。MZ28可以作為無線引擎，嵌入到用戶自己的產(chǎn)品當(dāng)中，用戶可以用單片機(jī)或其他CPU的UART口，使用相應(yīng)的AT命令，對模塊進(jìn)行控制，達(dá)到使其產(chǎn)品可以輕松進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)的目的。2串口控制SSMS的工作原理理單片機(jī)與GSMM模塊一般采采用串行異步步通信接口，通通信速度可設(shè)設(shè)定，通常為為192000bps。采用這種RS232電纜方式進(jìn)進(jìn)行連接時(shí)，數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽煽啃暂^好。RS232接口方式連接，通過串行接口集成電路和電平轉(zhuǎn)換電路與GSM模塊連接，電路比較簡單，所涉及的芯片包括單片機(jī)89C52和電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，是非常常見的接口電路。需要說明的是，該接口通過I2C總線擴(kuò)展了一個(gè)E2PROM存儲器芯片AT24C64，它的主要作用是存儲采集到的數(shù)據(jù)。該芯片能夠反復(fù)擦/寫，能夠持久保存數(shù)據(jù)，而且斷電信息也不會(huì)丟失，這些特性正是存儲數(shù)據(jù)所必需的。GSM的短信息息業(yè)務(wù)SMS利用信令信信道傳輸，這這是GSM通信網(wǎng)所特特有的。它不不用撥號建立立連接，把要要發(fā)的信息加加上目的地址址發(fā)送到短信信息服務(wù)中心心，經(jīng)短信服服務(wù)中心完成成存儲后再發(fā)發(fā)送給最終的的信宿。所以以當(dāng)目的GSM終端沒開機(jī)機(jī)時(shí)信息不會(huì)會(huì)丟失。每個(gè)個(gè)短信的信息息量限制為160字節(jié)?，F(xiàn)在市場上大多多數(shù)手機(jī)均支支持GSM077.05規(guī)定的AT指令集。該該指令集是ETSI（歐洲通信信技術(shù)委員會(huì)會(huì)）發(fā)布的，其其中包含了對對SMS的控制。利利用GSM手機(jī)的串行行接口，單片片機(jī)向手機(jī)收收發(fā)一系列的的AT命令，就能能達(dá)到控制GSM模塊收發(fā)SMS的目的。必必須注意的是是，用單片機(jī)機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)，編編程必須注意意它發(fā)送指令令與接收到的的響應(yīng)都是字字符的ASCII碼。用單片片機(jī)控制GSM模塊收發(fā)短短信息所涉及及到的AT指令見表1。表1AT指令令A(yù)T指令功能描述AT+OFF關(guān)機(jī)并重新啟動(dòng)動(dòng)AT+CSDHH=0在TEXT模式式下在返回值值中不顯示詳詳細(xì)的頭信息息ATE0關(guān)閉回顯AT+CMGFF=1選擇短信格式為為TEXT模式AT+CMGSS發(fā)送短信息AT+CMGRR讀取短信息AT+CMGDD=0刪除全部短信息息3軟件的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)模塊和下下位機(jī)模塊半半雙工通信協(xié)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)應(yīng)答和重發(fā)上位機(jī)模塊和下下位機(jī)模塊的的通信雙方遵遵照半雙工通通信方式進(jìn)行行。即數(shù)據(jù)傳傳送是雙向的的，但是任何何時(shí)刻只能由由其中的一方方發(fā)送數(shù)據(jù)，另另一方接收數(shù)數(shù)據(jù)。因?yàn)镋2PROM的讀出和寫寫入不能同時(shí)時(shí)進(jìn)行，為了了避免一方在在發(fā)送信息幀幀時(shí)（這里的的信息幀指的的是下位機(jī)模模塊發(fā)送的數(shù)數(shù)據(jù)幀和上位位機(jī)模塊發(fā)送送的命令幀，下下同），另一一方也會(huì)發(fā)送送數(shù)據(jù)，必須須把信道變成成半雙工方式式，盡管效率率可能不如全全雙工方式，但但通過此舉犧犧牲效率可以以換取模塊工工作性能的穩(wěn)穩(wěn)定。雙方采采取的順序是是：發(fā)－>收到應(yīng)答后后－>再發(fā)。按照整個(gè)系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)思路，上上位機(jī)模塊（即即圖1中的GSM模塊1，下同）發(fā)發(fā)送的幀包括括命令幀、確確認(rèn)幀和非確確認(rèn)幀；下位位機(jī)模塊（即即圖1中的GSM模塊2，下同）發(fā)發(fā)送的幀包括括數(shù)據(jù)幀、確確認(rèn)幀和非確確認(rèn)幀。其中中確認(rèn)幀和非非確認(rèn)幀是發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)后等等待對方發(fā)送送的應(yīng)答幀，以以此作為繼續(xù)續(xù)發(fā)送下一幀幀和重新發(fā)送送上一幀的依依據(jù)；命令幀幀和數(shù)據(jù)幀是是信息幀。當(dāng)當(dāng)一方先發(fā)送送完信息幀，如如果收方接收收到對方的信信息幀，而又又沒有信息幀幀需要發(fā)送，那那么情況就比比較簡單，收收方將根據(jù)信信息幀的正確確與否決定發(fā)發(fā)送確認(rèn)幀還還是非確認(rèn)幀幀，以使對方方?jīng)Q定是繼續(xù)續(xù)發(fā)送還是重重新發(fā)送；如如果此刻收方方也有信息幀幀需要發(fā)送，那那么收方將不不立即發(fā)送應(yīng)應(yīng)答幀，而是是立即發(fā)送本本方的信息幀幀給對方，并并等待對方對對此幀的應(yīng)答答幀，在收到到對方的應(yīng)答答幀后，收方方將依據(jù)應(yīng)答答幀的內(nèi)容（即即確認(rèn)幀或者者是非確認(rèn)幀幀，下同）決決定是繼續(xù)發(fā)發(fā)送下一信息息幀，還是重重新發(fā)送原來來的信息幀。如如果由于鏈路路本身不可靠靠等因素造成成應(yīng)答幀的丟丟失，收方將將在一定時(shí)間間內(nèi)因?yàn)闆]有有收到應(yīng)答幀幀而延時(shí)重發(fā)發(fā)原來的信息息幀。在收到到對方的應(yīng)答答幀后，收方方將繼續(xù)發(fā)送送下一信息幀幀，并等待對對方的應(yīng)答幀幀，如此反復(fù)復(fù)，直到收方方全部發(fā)送完完信息幀。在在本方收到對對方最后一個(gè)個(gè)應(yīng)答幀后，表表明本方全部部的信息幀發(fā)發(fā)送完畢。然然后收方將發(fā)發(fā)送對方仍然然等待的應(yīng)答答幀，通知對對方收到的信信息幀的正確確與否。延時(shí)重發(fā)在雙方通信過程程中，有兩個(gè)個(gè)時(shí)間T1和T2，分別表示示重新發(fā)送信信息幀的最大大延時(shí)。T1表示一方發(fā)發(fā)送完信息幀幀到收到對方方應(yīng)答幀的時(shí)時(shí)間，如果等等待應(yīng)答幀的的時(shí)間超過了了T1,則發(fā)方會(huì)重重新發(fā)送原來來的信息幀；；當(dāng)收方接收收到對方發(fā)送送的信息幀，如如果收方此時(shí)時(shí)有需要發(fā)送送的信息幀，則則收方此刻不不發(fā)送應(yīng)答幀幀，而是發(fā)送送信息幀給對對方。也就是是說利用對方方等待收方應(yīng)應(yīng)答幀的時(shí)間間T1內(nèi),收方插入發(fā)發(fā)送本方的信息幀,同同樣本方的發(fā)發(fā)送也存在一一個(gè)延時(shí)重發(fā)發(fā)的問題，在在規(guī)定的時(shí)間間內(nèi)如果沒有有收到對方應(yīng)應(yīng)答幀，收方方也同樣需要要重發(fā)原來的的信息幀，這這個(gè)規(guī)定的時(shí)時(shí)間就是T2。顯然由于于收方是利用用間隙時(shí)間發(fā)發(fā)送本方信息息幀，所以T2<T1。下圖以下位機(jī)模模塊先發(fā)數(shù)據(jù)據(jù)幀為例，闡闡述雙方通信信的具體實(shí)現(xiàn)現(xiàn)過程。上位機(jī)模塊上位機(jī)模塊………………||下位機(jī)模塊需要說明的是，由由于版面的限限制，上面的的圖所示的通通信過程沒有有涉及到發(fā)送送非確認(rèn)幀的的情況，如果果收方發(fā)送非非確認(rèn)幀，發(fā)發(fā)方的發(fā)送過過程跟發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)幀是一樣樣的，只不過過這種情況下下需要重發(fā)同同一幀號的數(shù)數(shù)據(jù)幀。如果果上位機(jī)模塊塊先發(fā)命令幀幀，雙方通信的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)過程跟上圖圖類似，所不不同的是數(shù)據(jù)據(jù)幀此時(shí)變成成命令幀，命命令幀變成數(shù)數(shù)據(jù)幀。在延延時(shí)的時(shí)間上上，無論是下下位機(jī)先發(fā)送送數(shù)據(jù)幀還是是上位機(jī)先發(fā)發(fā)送命令幀，T2的大小都應(yīng)應(yīng)該是一樣的的，都是利用用時(shí)間間隙T1發(fā)送收方信信息幀，延時(shí)時(shí)的時(shí)間是相相同的。然而而，對于T1而言，情況況就有所不同同，因?yàn)橄挛晃粰C(jī)模塊先發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)時(shí)，利用T1的間隙時(shí)間間上位機(jī)模塊塊發(fā)送的命令令幀可能較少少，因此當(dāng)下下位機(jī)模塊先先發(fā)送數(shù)據(jù)幀幀時(shí)所定義的的T1應(yīng)該小于當(dāng)當(dāng)上位機(jī)模塊塊先發(fā)送命令令幀時(shí)所定義義的T1,因?yàn)楫?dāng)上位位機(jī)模塊先發(fā)發(fā)送命令幀時(shí)時(shí)，利用T1的間隙時(shí)間間下位機(jī)模塊塊發(fā)送的數(shù)據(jù)據(jù)幀可能比較較多。4程序的設(shè)計(jì)計(jì)3.41主主函數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)思路開機(jī)上電后，程程序在主函數(shù)數(shù)中運(yùn)行，單單片機(jī)和GSM模塊分別進(jìn)進(jìn)行初始化。單單片機(jī)的初始始化包括設(shè)置置串口工作方方式、波特率率，并初始化化變量參數(shù)和和標(biāo)志位。GSM模塊初始化化包括重新啟啟動(dòng)、關(guān)閉回回顯、設(shè)置在在TEXT模式下在返返回值中不顯顯示詳細(xì)的頭頭信息、選擇擇短信格式為為TEXT模式、開發(fā)發(fā)串口中斷準(zhǔn)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)據(jù)。為了使模模塊能對返回回的參數(shù)采取取不同步驟，程程序設(shè)置了可可以位尋址的的標(biāo)志位，分分布在在單片片機(jī)89C52的位尋址區(qū)2EH和2FH兩個(gè)字節(jié)單單元中,如表9所示。表9標(biāo)志位位列表標(biāo)志位含義位地址f_initeed初始化完成7EHf_sendiing有數(shù)據(jù)塊發(fā)送7CHf_ack發(fā)確認(rèn)幀74Hf_nack發(fā)非確認(rèn)幀73Hf_sendeed發(fā)送成功79Hf_read__sms可以閱讀短信息息7FHf_deletting刪除短信息78Hf_readyy見表57AHf_geti22c見表577H主函數(shù)是一個(gè)不不斷遍歷E2PROM尋找需要發(fā)發(fā)送的數(shù)據(jù)塊塊，和判斷是是否需要向上上位機(jī)模塊發(fā)發(fā)送應(yīng)答幀的的循環(huán)過程。前前者是通過不不斷遍歷位尋尋址區(qū)查尋標(biāo)標(biāo)志位f_sennding、f_ackk、f_nacck是否被置為1來實(shí)現(xiàn)的。后后者是當(dāng)接收收到上位機(jī)模模塊的短信數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)所需執(zhí)執(zhí)行的操作指指令。一旦遍遍歷到數(shù)據(jù)塊塊需要發(fā)送，或或者實(shí)時(shí)接收收到了上位機(jī)機(jī)模塊發(fā)送來來的短信數(shù)據(jù)據(jù)，主函數(shù)將將快速轉(zhuǎn)到時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)務(wù)程序來調(diào)用用SHELL函數(shù)，完成成數(shù)據(jù)塊或者者應(yīng)答幀的發(fā)發(fā)送。實(shí)際上上無論是數(shù)據(jù)據(jù)塊的發(fā)送還還是應(yīng)答幀的的發(fā)送，都是是針對GSM模塊不同返返回參數(shù)的處處理過程。另另外，主函數(shù)數(shù)在完成單片片機(jī)和GSM模塊的初始始化后，將立立即開放串口口中斷，實(shí)時(shí)時(shí)接收GSM模塊返回的的參數(shù)以及上上位機(jī)模塊發(fā)發(fā)來的短信數(shù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，上上位機(jī)模塊首首先發(fā)送一個(gè)個(gè)應(yīng)答幀給下下位機(jī)模塊，從從而啟動(dòng)下位位機(jī)模塊的運(yùn)運(yùn)行。應(yīng)答幀幀可以是確認(rèn)認(rèn)幀，也可以以是非確認(rèn)幀幀，這可以事事先約定。程程序的開頭檢檢驗(yàn)是否收到到應(yīng)答幀，有有兩個(gè)意圖。其其一，當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)作為為下位機(jī)模塊塊的啟動(dòng)信號號；其二，當(dāng)當(dāng)下位機(jī)模塊塊正常運(yùn)行時(shí)時(shí)，在發(fā)送完完短信后，下下位機(jī)模塊需需要判斷上位位機(jī)模塊是否否收到了短信信，判斷的依依據(jù)就是上位位機(jī)模塊是否否返回應(yīng)答幀幀。根據(jù)應(yīng)答答幀的內(nèi)容，下下位機(jī)模塊將將決定是繼續(xù)續(xù)發(fā)送下一幀幀數(shù)據(jù)還是重重新發(fā)送上一一幀。按照雙雙方通信約定定的協(xié)議，如如果超過了最最大延時(shí)T1,下位機(jī)模塊塊也將重發(fā)上上一幀，重發(fā)發(fā)的過程也是是時(shí)鐘中斷服服務(wù)程序調(diào)用用SHELL函數(shù)的過程程。3.42GSM返回參數(shù)的的處理－SHELL函數(shù)SHELL函數(shù)數(shù)是進(jìn)入時(shí)鐘鐘中斷程序時(shí)時(shí)被調(diào)用的，該該函數(shù)是對GSM模塊返回參參數(shù)進(jìn)行處理理的函數(shù)。根根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)的要求，需需要對GSM模塊進(jìn)行下下列操作：呼呼叫對方模塊塊號碼、發(fā)送送數(shù)據(jù)、閱讀讀短信、刪除除短信?；谟谝陨喜僮髦钢噶?，如果操操作成功GSM模塊會(huì)分別別返回不同的的參數(shù)：>、＋CMGS、+CMGR、OK，根據(jù)接收收到的不同參參數(shù)，下位機(jī)機(jī)模塊將轉(zhuǎn)向向不同的操作作步驟，判斷斷并改變標(biāo)志志位的值。比比如，如果某某時(shí)刻接收到到>,這表明呼叫叫對方模塊號號碼獲得成功功，接下來需需要發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)，這時(shí)SHELL函數(shù)將檢查查發(fā)送不同數(shù)數(shù)據(jù)所代表的的標(biāo)志位f_sennding、f_ack、f_nacck，從而決定定需要發(fā)送何何種類型的數(shù)數(shù)據(jù)。如果f_sennding＝1，需要發(fā)送E2PROM中的某個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)塊；如果果f_ack＝1，需要發(fā)送送確認(rèn)幀，告告訴對方已經(jīng)經(jīng)成功接收到到了對方發(fā)送送的數(shù)據(jù)；如如果f_nacck＝1，需要發(fā)送送非確認(rèn)幀，表表明本方接收收到的數(shù)據(jù)是是錯(cuò)誤的，并并等待對方重重新發(fā)送上一一幀數(shù)據(jù)。需需要說明的是是，在同一時(shí)時(shí)刻這三個(gè)標(biāo)標(biāo)志位只有其其中之一等于于1，這是雙方方通信的半雙雙工協(xié)議所強(qiáng)強(qiáng)行約定的。對對于其余三個(gè)個(gè)返回參數(shù)，處處理思想基本本類似，在此此不一一羅列列。如果操作失敗，模模塊返回ERROR，也有三種種可能的情況況，分別是發(fā)發(fā)短信出錯(cuò)、閱閱讀短信出錯(cuò)錯(cuò)、刪除短信信出錯(cuò)。SHELL函數(shù)將檢查查上述操作的的標(biāo)志位是否否為1，并根據(jù)標(biāo)標(biāo)志位的情況況重新發(fā)送該該AT指令。還有一個(gè)返回參參數(shù)比較特殊殊，即在等待待接收返回參參數(shù)的過程中中接收到了＋＋CMTI。這不是本本方主動(dòng)操作作獲得的返回回參數(shù)，而是是表明上位機(jī)機(jī)模塊此刻有有短信數(shù)據(jù)到到來。SHELL函數(shù)將首先先提取短信數(shù)數(shù)據(jù)在SIM卡中的存放放序號，并將將此序號存放放到單片機(jī)2的指定單元元中，然后根根據(jù)序號發(fā)送送閱讀短信指指令。如果沒有接收到到任何GSM模塊返回的的參數(shù)，即字字符緩沖區(qū)中中字符個(gè)數(shù)為為0，發(fā)生這種種情況有兩種種可能。其一一，當(dāng)單片機(jī)機(jī)和模塊初始始化完畢后，如如果首次遍歷歷E2PROM時(shí)發(fā)現(xiàn)有數(shù)數(shù)據(jù)塊需要發(fā)發(fā)送，SHELL函數(shù)將會(huì)呼呼叫對方號碼碼，試圖建立立連接，準(zhǔn)備備發(fā)送數(shù)據(jù)。因因?yàn)樵诤艚袑Ψ教柎a之前前，下位機(jī)模模塊沒有進(jìn)行行任何AT指令操作，模模塊也就不會(huì)會(huì)返回任何參參數(shù)，這是情情況之一。其其二，當(dāng)下位位機(jī)模塊發(fā)送送完數(shù)據(jù)塊后后，在等待對對方應(yīng)答幀的的過程中，如如果在最大的的延時(shí)范圍內(nèi)內(nèi)沒有收到對對方的應(yīng)答幀幀，SHELL函數(shù)也將會(huì)會(huì)呼叫對方號號碼，準(zhǔn)備重重新發(fā)送上一一數(shù)據(jù)塊，超超時(shí)重發(fā)機(jī)制制在這里得到到了反映。3.43短信數(shù)據(jù)的的處理－ExecDData函數(shù)進(jìn)入時(shí)鐘中斷調(diào)調(diào)用SHELL函數(shù)時(shí)，如如果接收到了了返回的參數(shù)數(shù)＋CMTI，表明上位位機(jī)模塊向下下位機(jī)模塊發(fā)發(fā)送了短信數(shù)數(shù)據(jù)，可能是是命令幀，也也可能是確認(rèn)認(rèn)幀或者非確確認(rèn)幀。在這這種情況下，SHELL函數(shù)需要對對短信內(nèi)容進(jìn)進(jìn)行分析，并并根據(jù)短信的的內(nèi)容進(jìn)行不不同的處理，負(fù)負(fù)責(zé)完成以上上功能的就是是ExecDData函數(shù)，它是是被SHELL函數(shù)調(diào)用的的，用來分析析并處理短信信數(shù)據(jù)。ExecDatta函數(shù)首先判判斷接收到的的短信數(shù)據(jù)是是否為有效幀幀，這里的有有效幀僅僅指指幀的格式是是正確的，并并不表明幀的的內(nèi)容也是正正確的。判斷斷的依據(jù)是判判斷幀頭是否否為規(guī)定的字字符“WQ”。在有效幀幀的前提下，ExecDData函數(shù)將根據(jù)據(jù)幀的性質(zhì)進(jìn)進(jìn)行不同的處處理。按照幀幀的性質(zhì)來劃劃分，有效幀幀分為信息幀幀和應(yīng)答幀，這這在3.2節(jié)有詳細(xì)的的介紹。因?yàn)闉榻邮盏氖巧仙衔粰C(jī)發(fā)送的的短信數(shù)據(jù)，所所以這里的有有效幀只包括括命令幀和應(yīng)應(yīng)答幀。第一種情況，如如果接收到的的有效幀的幀幀號為00H，則表明該該幀為命令幀幀。ExecDData函數(shù)的處理理方式是，首首先判斷I2C總線是否被被占用，如果果沒有被占用用就搶占，如如果I2C總線忙則丟丟棄該幀。搶搶占總線后需需要判斷命令令幀的校驗(yàn)子子是否正確，如如果正確表明明該幀數(shù)據(jù)無無誤，接著將將數(shù)據(jù)寫入E2PROM的指定區(qū)域域，該指定區(qū)區(qū)域位于E2PROM前兩個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)塊的119～134字節(jié)處，如如表6所示，并修修改相應(yīng)的標(biāo)標(biāo)志位f_ack，準(zhǔn)備向上上位機(jī)模塊發(fā)發(fā)送確認(rèn)幀；；如果校驗(yàn)子子不正確，則則表明該命令令幀錯(cuò)誤，ExecDData函數(shù)將丟棄棄該命令幀，并并置位f_nacck,期待對方重重發(fā)。第二種情況，如如果接收到的的有效幀的幀幀號不是00H,則表明該幀幀一定是應(yīng)答答幀。ExecDData函數(shù)首先判判斷幀號是否否正確，從而而確定該幀是是否是本方期期待的應(yīng)答幀幀。如果幀號號不正確，ExecDData函數(shù)會(huì)丟棄棄該幀，表明明此幀并非本本方所發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)幀相應(yīng)的的應(yīng)答幀。幀幀號正確的應(yīng)應(yīng)答幀，既可可能是確認(rèn)幀幀，也可能是是非確認(rèn)幀。如如果收到的是是確認(rèn)幀，表表明對方已經(jīng)經(jīng)正確接收到到了本方發(fā)送送的數(shù)據(jù)幀，ExecDData函數(shù)將會(huì)改改變相應(yīng)的標(biāo)標(biāo)志位，并清清除E2PROM中的塊標(biāo)記記。接下來遍遍歷E2PROM，看是否還還有數(shù)據(jù)塊需需要發(fā)送。如如果有，標(biāo)志志位f_sennding被置位為1，反之，將將會(huì)清除E2PROM中的發(fā)送標(biāo)標(biāo)記，即將首首字節(jié)清成00H,如表6所示；如果果收到的是非非確認(rèn)幀，表表明對方接收收到了本方發(fā)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀幀，但是數(shù)據(jù)據(jù)幀是無效的的。這種情況況ExecDData函數(shù)處理起起來比較簡單單，僅僅將標(biāo)標(biāo)志位f_sennding置為1即可，表明明該數(shù)據(jù)幀需需要重發(fā)。通過以上的分析析，我們不難難發(fā)現(xiàn)，整個(gè)個(gè)程序錯(cuò)綜復(fù)復(fù)雜，函數(shù)之之間相互牽扯扯。標(biāo)志位在在程序的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)過程中扮演演著非常重要要的角色，正正是依靠這些些標(biāo)志位，程程序才能很好好地實(shí)現(xiàn)各個(gè)個(gè)功能之間的的切換，而標(biāo)標(biāo)志位的值是是通過GSM模塊返回的的參數(shù)修改的的。因此程序序的實(shí)現(xiàn)過程程應(yīng)該是：閱閱讀參數(shù)－>修改標(biāo)志位位－>發(fā)送指令。主函數(shù)、時(shí)鐘中中斷和串口中中斷程序、SHELL函數(shù)、ExecDData函數(shù)是貫穿穿整個(gè)程序的的主線和核心心部分，對它它們的分析可可以理解程序序的主體思想想，這也正是是筆者著重介介紹的原因所所在。然而這這些函數(shù)和中中斷程序的實(shí)實(shí)現(xiàn)，還需要要依靠其它函函數(shù)的配合，比比如基于I2C總線的E2PROM操作函數(shù)、字字符串操作函函數(shù)、以及串串口發(fā)送函數(shù)數(shù)等，由于篇篇幅所限，在在此不再介紹紹。GSM網(wǎng)絡(luò)本身是是不完全可靠靠的，可能會(huì)會(huì)發(fā)生幀發(fā)送送錯(cuò)誤、幀丟丟失的現(xiàn)象，但但是由于重發(fā)發(fā)、延時(shí)重發(fā)發(fā)機(jī)制的存在在，程序可以以最大程度避避免上述情況況的發(fā)生。在在實(shí)際應(yīng)用過過程中，模塊塊運(yùn)行正常，性性能穩(wěn)定，實(shí)實(shí)時(shí)性好。4.3電力載波波通信模塊電力載波通信模模塊框圖如圖圖3所示。設(shè)計(jì)計(jì)中采用AT89SS52作為微控制制器,電力線載波波調(diào)制解調(diào)器器采用專用芯芯片ST75336。AT89SS52和ST75336之間采用通通用串行通信信接口,用I2C總線和串行EEPROOM通信,EEPRROM采用鐵電的24C022,此芯片具有有無限次可擦擦寫功能。通通過電力載波波實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信,通過兩總線線實(shí)現(xiàn)模塊與與其它設(shè)備的的通信。這樣樣,通模塊就可可以通過軟件件及通信協(xié)議議實(shí)現(xiàn)對多個(gè)個(gè)實(shí)際設(shè)備通通信與控制。所所有的數(shù)據(jù)幀幀均采用CRC校驗(yàn)。AT89SS52和ST75336均采用外部部硬件上電復(fù)復(fù)位,同時(shí)使用AT89SS52的內(nèi)部看門門狗功能,對AT89SS52和ST75336進(jìn)行必要的的復(fù)位,以防止系統(tǒng)統(tǒng)死機(jī)造成網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信中斷斷。多路選擇擇開關(guān)采用CD40552,通過其進(jìn)行行電力載波和和兩總線的選選擇,以實(shí)現(xiàn)電力力載波通信和和兩總線通信信的分時(shí)控制制。>圖3通用通通信模塊框圖圖>圖4電力線線接口圖通信模塊電力線線接口電路設(shè)設(shè)計(jì)國外很早對電力力線載波通訊訊技術(shù)進(jìn)行了了研究,多家公司推推出了自己的的電力線載波波modem芯片,并制定了電電力線載波適適用頻率范圍圍的標(biāo)準(zhǔn)。目目前有針對北北美地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)(480YY/277VV,208YY/120VVac)的標(biāo)準(zhǔn)頻率率范圍100KHHz-4500KHz和針對歐洲洲地區(qū)電網(wǎng)(400YY/230VVac)的標(biāo)準(zhǔn)頻率率范圍9KHz--150KHHz。各家公司司在標(biāo)準(zhǔn)頻率率范圍下,針對本地區(qū)區(qū)電網(wǎng)特點(diǎn),采用各種特特定專有技術(shù)術(shù),設(shè)計(jì)出各己己的電力線載載波modem芯片。由于于國外電力線線載波modem芯片是針對對本地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)特性、電網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu),且一般是針針對家庭內(nèi)部部自動(dòng)化而設(shè)設(shè)計(jì),在國內(nèi)使用用都難盡人意意。目前,有一、兩款款電力線載波波modem芯片在一定定應(yīng)用領(lǐng)域可可勉強(qiáng)使用。本本系統(tǒng)采用ST75336作為電力載載波通信的調(diào)調(diào)制解調(diào)器。ST7536是是STMiccroeleectronnics公司專為電電力線載波通通訊而設(shè)計(jì)的的modem芯片。它除除有一般modem芯片的信號號調(diào)制解調(diào)功功能外,還針對電力力線應(yīng)用加入入了許多特別別的信號處理理手段。目前前,在國內(nèi)電力力線載波通信信領(lǐng)域應(yīng)用廣廣泛,只是各公司司應(yīng)用水平不不同。ST75336調(diào)制解調(diào)技技術(shù)是較落后后的FSK方式,它最高波特特率只能達(dá)到到1200bps。另外它無CSMA(網(wǎng)絡(luò)載波偵偵聽)功能,這些限制了了它的應(yīng)用。目目前,根據(jù)國內(nèi)電電網(wǎng)的實(shí)際情情況,在電力線載載波通信領(lǐng)域域,ST75536是較適合的modem芯片。從ST75366輸出的信號號幅度小、驅(qū)驅(qū)動(dòng)能力弱而而且還有各種種諧波,因此必須經(jīng)經(jīng)過放大和濾濾波,然后才能通通過耦合電路路將信號調(diào)制制到電力線上上。耦合電路路將高壓和低低壓隔離,以防止高壓壓擊穿通信電電路。同樣,從電力線來來的載波信號號又要由ST75336接收,而電力線上上的干擾信號號很不確定且且非常復(fù)雜,所以需要一一個(gè)帶通濾波波器,通過67.2kkHz~887.5kHHz之間的信號(本系統(tǒng)采用72kHz載頻),經(jīng)過預(yù)放大大后再送到ST75336的接收端。電電路的框圖如如圖4所示。其中框圖左端包包括來自ST75336的ATO和RAI及RX/TXX,RX//TX是數(shù)字信號,控制收發(fā)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。ATO是ST75336的發(fā)送輸出,它和電力線線接口的發(fā)送送輸入相連。模模擬發(fā)送輸出出由自動(dòng)等級級控制輸入電電路來調(diào)整。最最大輸出電壓壓的峰-峰值是6.5V。RAI是ST75336的接收模擬擬輸入。它和和電力線接口口的接收輸出出相連,最大輸入電電壓的均方根根值是2V。接收靈敏敏度的均方根根值在信道1和信道2(6000baudd)上是2mV;在信道3和信道4(12000bauud)上是3mV。本系統(tǒng)采采用后者。通過控制ST77536的RX/TX控制引腳,使載波電路路處于接收狀狀態(tài),在火線和零零線之間加72KHz、0.3V的正弦信號,用示波器觀觀測ST7533624引腳的波形,正常應(yīng)為72KHz、1.5±00.5V,頻率偏移調(diào)調(diào)整C35-CC37,每增加1nF,中心頻率下下降2.4KHHz。載波接收收信號如圖5所示;當(dāng)始載波電電路處于發(fā)射射狀態(tài)時(shí),將ST75336的第10引腳,即測試引腳腳接VCC,在零線和火火線之間連接接5.1Ω的功率電阻,用示波器觀觀測零線和火火線之間的波波形,正常應(yīng)為72KHz、峰峰值大大于等于7V,若信號失真真調(diào)整則調(diào)整整相關(guān)電容。。本通信模塊的設(shè)設(shè)計(jì)采用電力力線載波和兩兩總線通信相相結(jié)合,在一個(gè)電力力線子網(wǎng)中盡盡可能的減少少使用電力線線通信,使電力線中中由于電力載載波信號引起起的同一頻段段的干擾信號號得到很好的的改善,而使用兩總總線通信實(shí)現(xiàn)現(xiàn)通信模塊和和底層間的通通信。以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)家用電器及及樓宇自控系系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互互聯(lián)、互操,特別是在樓樓宇自控領(lǐng)域域和多表集抄抄系統(tǒng)中已經(jīng)經(jīng)得到了實(shí)際際應(yīng)用。4.4雙CPUU通信方法與RS-4885通信雖然PIC166F87x系列單片機(jī)機(jī)外圍通信接接口豐富，但但是，整個(gè)系系統(tǒng)通信復(fù)雜雜，接口資源源仍然很緊張張。主從CPU的可靠通信信，是組群控控制器可靠工工作的關(guān)鍵之之一。根據(jù)資源分配，主主微控制器PIC166F877與從微控制制器PIC166F873采用SPI接口，并以以主從方式通通信。根據(jù)系系統(tǒng)端口配置置需要，PIC166F873采用硬件SPI接口方式，PIC166F877采用普通I/O口RB1～RB3來模擬硬件SPI口，即軟件件SPI接口。PIC166F877的SPI硬件資源分分配給E2PROOM24CC64使用。PIC166F873的SPI接口工作在在從模式下，PIC166F877需要選用一一個(gè)普通I/O口（這里是RB4）與PIC166F873的SPI通信控制端RA4/SSS相連，控制SI通信的發(fā)起起與結(jié)束，如如圖5所示。每次次通信都是由由PIC166F877發(fā)起，PIC166F873響應(yīng)。電能計(jì)量模塊為為單獨(dú)模塊，能能夠測量供電電線路的電壓壓、電流、功功率、功率因因數(shù)等參數(shù)，并并具有標(biāo)準(zhǔn)的的RS-4885接口。為此此，PIC166F873利用硬串口RC6/TTX和RC7/RRX，通過RS485接口變換，與與電能計(jì)量模模塊JP1相連。這里MAX4885芯片作為485總線接口轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換芯片，用用RC2作為RS-4885總線通信輸輸入/輸出使能控控制端，控制制信號的讀入入和送出。4．5交流接接觸器控制與與狀態(tài)保持組群控制器的一一項(xiàng)重要任務(wù)務(wù)是通過固體體繼電器SSR和交流接觸觸器實(shí)現(xiàn)照明明線路供電控控制。固體繼繼電器為DC3～24V輸入，AC2200V輸出，其輸輸入由NPN型三極管9013驅(qū)動(dòng)。由于于系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)運(yùn)行過程中存存在各種干擾擾，若則相關(guān)關(guān)引腳很可能能會(huì)出現(xiàn)跳變變信號或三態(tài)態(tài)，造成交流流接觸器誤動(dòng)動(dòng)作。因此“鎖定”復(fù)位前狀態(tài)態(tài)，對保證系系統(tǒng)可靠性非非常重要。這這里采用了由由1個(gè)D觸發(fā)器、1個(gè)光耦、3個(gè)電阻和3個(gè)I/O引腳組成的的采樣/保持電路，D觸發(fā)器復(fù)位位端R和置位端S分別接地，數(shù)數(shù)據(jù)端D接CPU的數(shù)據(jù)控制制端RE0，時(shí)鐘端CLK通過光耦TIP5221接CPU的時(shí)鐘產(chǎn)生生控制端RE1和RE2。保持電路路的關(guān)鍵在于于RE0、RE1、RE2單個(gè)引腳誤誤動(dòng)作無法產(chǎn)產(chǎn)生有效時(shí)鐘鐘和控制指令令。即使CPU發(fā)生復(fù)位，由由RC0腳讀回固態(tài)態(tài)繼電器當(dāng)前前工作狀態(tài)，并并將RE0輸出（D觸發(fā)器輸入入）置成該狀狀態(tài)，進(jìn)而保保證SSR不產(chǎn)生誤動(dòng)動(dòng)作。電阻R32為上拉電阻阻，保證RE2出現(xiàn)三態(tài)時(shí)時(shí)光耦不產(chǎn)生生誤導(dǎo)通。電電阻R33起限流作用用。實(shí)際證明明該電路是有有效的。4．6時(shí)鐘與與控制策略要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)時(shí)控制，系統(tǒng)統(tǒng)時(shí)鐘和系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)存控制策策略是關(guān)鍵。組組群控制器采采用DS13002時(shí)鐘芯片，為為系統(tǒng)提供實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。DS13002是一種帶備備份電源的、8腳、具有I2C串行通信功功能的高性能能、低功耗時(shí)時(shí)鐘芯片，提提供秒、分、時(shí)時(shí)、日、周、月月、年日歷功功能。I2C串行總線SCL和SDA分別需要一一個(gè)上拉電阻阻。主微控制制器PIC166F877采用硬件I2C接口（RC3/SSCL和RC4/SSDA）與DS13002通信，如圖圖6所示。組群群控制器可以以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程時(shí)時(shí)鐘校準(zhǔn)。組群控制器將每每日控制策略略時(shí)間表Tablee1、季節(jié)劃分分時(shí)間表Tablee2、季節(jié)控制制策略時(shí)間表表Tablee3和節(jié)假日控控制時(shí)間表Tablee4存儲在E2PROOM24CC64中。24C64是容量為8KB、支持兩線線的I2C串行通信、10000000次擦寫的E2PROOM。主微控制制器PIC166F877采用2個(gè)普通I/O口（RD1和RD2）模擬I2C串行總線，即即實(shí)現(xiàn)軟件I2C總線接口。組組群控制器根根據(jù)讀得的日日歷信息和時(shí)時(shí)間信息，對對照各種控制制策略時(shí)間表表，發(fā)布開關(guān)關(guān)燈及調(diào)光控控制指令。4．7軟件實(shí)實(shí)現(xiàn)組群控制器軟件件分為主微處處理器軟件和和從微處理器器軟件。主微微控制器一方方面負(fù)責(zé)通過過GSM與照明管理計(jì)計(jì)算機(jī)（簡稱稱上位機(jī)）通通信，接收、解解析和執(zhí)行上上位機(jī)發(fā)來的的各種命令，并并將執(zhí)行結(jié)果果發(fā)送給上位位機(jī)；另一方方面，主控制制器在沒有GSM信息的情況況下，完成其其它一些任務(wù)務(wù)，軟件流程程圖如圖7所示。圖8給出了從微微控制器軟件件的簡要流程程圖。圖7主CPPU軟件流程圖YYYYYNNNNYYYYNNY處理時(shí)間事件需要讀取濕度？讀取環(huán)境濕度需要測量溫度？需要讀照度？接受到GSM信息？改變控制狀態(tài)的時(shí)間？讀當(dāng)前時(shí)間初始化開始是讀取電網(wǎng)參數(shù)？更新時(shí)鐘時(shí)間是校準(zhǔn)時(shí)鐘？執(zhí)行查詢命令從cpu讀取相關(guān)信息儲存新的控制策略表執(zhí)行該命令是下載控制策略？是查詢命令？是控制命令？讀取環(huán)境溫度讀取照度YYYYYNNNNYYYYNNY處理時(shí)間事件需要讀取濕度？讀取環(huán)境濕度需要測量溫度？需要讀照度？接受到GSM信息？改變控制狀態(tài)的時(shí)間？讀當(dāng)前時(shí)間初始化開始是讀取電網(wǎng)參數(shù)？更新時(shí)鐘時(shí)間是校準(zhǔn)時(shí)鐘？執(zhí)行查詢命令從cpu讀取相關(guān)信息儲存新的控制策略表執(zhí)行該命令是下載控制策略？是查詢命令？是控制命令？讀取環(huán)境溫度讀取照度開始開始初始化主CPU有通信請求？讀電網(wǎng)參數(shù)？讀電源狀態(tài)？處理其他事件處理通信事件讀取電網(wǎng)參數(shù)讀電源工作狀態(tài)NNNYY圖8從從CPU軟件流程圖圖五硬件設(shè)計(jì)計(jì)5.1PIC116F8733特點(diǎn)PIC16FF873單單片機(jī)為28引腳微處理理器,除了具有PIIC系列單片機(jī)的共同同特點(diǎn)外,還具有以下下特點(diǎn):(1))具有4KB的FLASH程序存儲器;(2))22條I/O口線;(3))192字節(jié)數(shù)據(jù)存存儲器;(4))3個(gè)定時(shí)器;(5)PIC16FF873有5路10位A/D通道;(6)PIC16FF87有128字節(jié)的EEPROOM。可見,PIC16FF873特別適用于于步進(jìn)電機(jī)的的驅(qū)動(dòng)控制。由由于PIC16FF873具有128B的EEPROOM,因此,還可以用于于設(shè)定參數(shù)需需要經(jīng)常修改改的應(yīng)用場合合。5.2單片機(jī)機(jī)及接口電路路PIC16F