小區(qū)公共照明智能控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2012屆電氣工程與其自動(dòng)化專業(yè)班級(jí)題目小區(qū)公共照明智能限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師職稱二О一二年五月十八日內(nèi)容摘要隨著社會(huì)的發(fā)展人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，為便利生活越來越多的人們?cè)诟鱾€(gè)場所引入照明設(shè)備，公共照明在能耗中所占的比例日益增加。由此，為了便利人們的生活，探討設(shè)計(jì)一種既智能又節(jié)能的限制系統(tǒng)來替代現(xiàn)有的產(chǎn)品是一件極其有意義的工作。該系統(tǒng)模型分為管理系統(tǒng)和限制系統(tǒng)兩部分，本文闡述了基于單片機(jī)技術(shù)的限制系統(tǒng)與VisualBasic開發(fā)的管理系統(tǒng)。限制系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。下位機(jī)照明限制系統(tǒng)的限制器是以AT89C52單片機(jī)為基礎(chǔ)，并通過RS485接口標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)各個(gè)限制器的通信、限制與顯示等功能，限制器依據(jù)外界的光照強(qiáng)、聲音以與時(shí)鐘來限制照明設(shè)備的開關(guān)。同時(shí)還設(shè)置是運(yùn)行提示以與報(bào)警系統(tǒng)，還加了手動(dòng)開關(guān)以彌補(bǔ)自動(dòng)限制的不足。本系統(tǒng)的下位機(jī)軟件部分采納C語言來編程，上位機(jī)采納VB來實(shí)現(xiàn)，并通過protel對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)敏捷性強(qiáng)，易于操作，便利好用，將大大的節(jié)約人力、物力和時(shí)間，真正了實(shí)現(xiàn)公共照明的智能限制。關(guān)鍵字：小區(qū)公共照明系統(tǒng)；單片機(jī)；AT89C52；智能限制;RS485;VB系統(tǒng)開發(fā)

ThedesignoftheintelligentcontrolsystemonpubliclightingofresidentialareasAbstractWiththedevelopmentofsocial，thereisagreaterdemandforabetterlifequality.Fortheconvenienceoflifemoreandmorepeopleareleadingintolightingequipmentinvariousplaces.Sopubliclightingenergyconsumptionisincreasinginpropotion.Therefore,inordertomakethingsconvenientforthepeople，itwillbeaverymeaningfulworktodesignanintelligentcontrolandenergy-efficientsystemtoreplacetheexistingproducts.Thesystemmodelisdividedintotwopartsofthemanagementandcontrolsystems.ThisarticledescribesamanagementsystembasedonmicrocontrollertechnologycontrolsystemsandVisualBasicdevelopmentmanagementsystem.Thecontrolsystemconsistsofuppercomputerandlowercomputeroftwoparts.ThelowerofcomputerlightingcontrolsystemcontrollerisbasedonAT89C52mrocontroller,andtheyachieveeachcontroller’scommunication,controlanddisplay,andsoonbymeansoftheRS485interfacestandard.Accordingtotheoutsidelight,soundandclockswitchcontrollercontrollightingequipmentswitch.Italsosetuptherunningprompt、thealarmsystemsandamanualswitchtomakeupforthelackofautomaticcontrol.ThesoftwarepartofthelowermachineinthissystemadopttheClanguageprogramming,andtheuppermachineadoptVBlanguageprogramming,andtheelectriccircuitisdesignedbytheprotelsoftware.Byitsflexibility,easyoperationandpracticalconvenient，itwillgreatlysavemanpower,materialandtime,andbetrulyrealizedthepubliclightingofintelligentcontrol.KEYWORD:Residentialpubliclightingcontrolsystem,Single-chipmicrocomputer;Sensor；Intelligentcontrol;VBsystemdevelopment

目錄內(nèi)容摘要 IAbstract II目錄 IV第一章緒論 11.1課題探討意義 11.2國內(nèi)外探討現(xiàn)狀 2其次章系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 32.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 32.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 42.2.1通信模塊 42.2.2上位機(jī)模塊 52.2.3下位機(jī)模塊 5第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 73.1主控機(jī)的設(shè)計(jì) 73.2分控機(jī)的電路設(shè)計(jì) 83.2.1光照檢測的設(shè)計(jì) 9聲音檢測的設(shè)計(jì) 103.2.3系統(tǒng)時(shí)鐘電路 113.2.4故障檢測與報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 13復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 133.2.6機(jī)械開關(guān)的引入 143.3照明設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式 143.4RS-485總線通信電路的設(shè)計(jì) 153.5RS-232總線通信電路的設(shè)計(jì) 17第四章下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 194.1主控機(jī)的流程圖 204.2從控機(jī)軟件設(shè)計(jì) 204.2.1從控機(jī)自動(dòng)限制開關(guān)燈的流程圖 203.2.2手動(dòng)限制照明的流程圖 233.2.3故障檢測與報(bào)警流程圖 233.2.4RS485通信的流程圖 24第五章上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 254.1管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 254.2管理系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì) 264.3人機(jī)界面的編程思路 274.4系統(tǒng)操作界面 274.4.1登錄界面 274.4.2主界面 28總結(jié)與展望 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄總圖 33小區(qū)公共照明智能限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一章緒論1.1課題探討意義近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們比照明的要求也越來越高，傳統(tǒng)的手動(dòng)照明限制系統(tǒng)技術(shù)受到了時(shí)代的劇烈沖擊，“智能照明”技術(shù)隨之出現(xiàn)，并快速地向前發(fā)展。一般來說，手動(dòng)限制系統(tǒng)指的是個(gè)人通過按鈕的切換、旋轉(zhuǎn)、撳動(dòng)或遙控器和其他途徑執(zhí)行操作的單一開關(guān)或一組開關(guān)和調(diào)光裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，小規(guī)模狀況下，的確具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但隨著照明系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，手動(dòng)限制將失去其成本上的效益。此外，不須要照明時(shí)，是否關(guān)燈完全確定于人為因素，難免奢侈電力增大能耗，照明范圍越大，問題尤其嚴(yán)峻。相對(duì)智能照明限制系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)限制方式簡潔、有效、直觀。但它過多依靠限制者的個(gè)人實(shí)力，限制相對(duì)分散和無法有效管理，其實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度太低。正因?yàn)榇?，照明的智能自?dòng)化探討有著極其有重要的意義。小區(qū)公共照明設(shè)施的限制系統(tǒng)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)集控技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展的必定結(jié)果，是路燈管理系統(tǒng)發(fā)展的必定方向。該系統(tǒng)涉與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)限制技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的最新科研與技術(shù)探討成果。它的采納和推廣，能提高小區(qū)公共照明設(shè)施的管理水平。1.2國內(nèi)外探討現(xiàn)狀目前，縱觀國內(nèi)外探討開發(fā)的智能照明限制系統(tǒng)，按其通信介質(zhì)主要有總線型、電力線載波型、無線網(wǎng)絡(luò)型等。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為集中式或分布式。集中式智能照明限制系統(tǒng)主要為星形拓?fù)?，即以中心限制?jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍節(jié)點(diǎn)連接起來的輻射式互連結(jié)構(gòu)。各照明限制器、限制面板等設(shè)備均連接到中心限制器（CPU）上，由中心限制器向照明限制器等末端執(zhí)行單元傳送數(shù)據(jù)包；分布式智能照明限制系統(tǒng)以中心監(jiān)控為中心，組建限制主干網(wǎng)和多個(gè)限制子網(wǎng)，各照明限制器，限制面板等設(shè)備均具有中心處理器CPU單元，每個(gè)限制器和面板都可以干脆連接在子網(wǎng)上。

其次章系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)所探討的限制器以自然光強(qiáng)度和聲控作為限制器的主要輸入?yún)?shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)限制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無論人是否存在，都不開燈;在自然環(huán)境光較弱時(shí)，而且又是人流高峰期時(shí)可以設(shè)置為始終處于開燈狀態(tài)；當(dāng)不在高峰期時(shí)，須要有聲音傳過來打開開關(guān)，從而開燈一段時(shí)間；同時(shí)也要設(shè)置機(jī)械開關(guān)來手動(dòng)限制，以解決因特殊狀況下，自動(dòng)限制器的不人性化運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，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，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。硬件電路是采納結(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)最重要的選擇用于限制的單片機(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)，畫出具體電路圖，標(biāo)出芯片的型號(hào)、器件參數(shù)值，依據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，發(fā)覺設(shè)計(jì)不當(dāng)與時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。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)，擬定具體的工作安排；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語言和工具，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最終是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測試，達(dá)到所需功能要求。軟件設(shè)計(jì)的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著干脆的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采納52系列單片機(jī)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采納模塊化系統(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)過調(diào)試后，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。為了實(shí)現(xiàn)智能限制，可以通過VB開發(fā)一個(gè)管理界面，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的管理，來查看照明設(shè)備的運(yùn)行狀況，當(dāng)然也可以通過本上位機(jī)來進(jìn)行開關(guān)。單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的可以連接，只能通過RS232來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟壳坝?jì)算機(jī)僅供應(yīng)了RS232接口，然而本系統(tǒng)會(huì)有多個(gè)限制器，而且距離又比較遠(yuǎn)，可以考慮RS485半雙工主從式通訊，所以要想和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，又必需添加RS485/RS232轉(zhuǎn)換器。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路系統(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限制器通過有線通信方式與分限制器進(jìn)行信息交換，達(dá)到限制照明燈具的目的。2.2.1通信模塊本系統(tǒng)要多機(jī)通信系統(tǒng)采納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)或吩咐到從機(jī)，從機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)分布的照明燈具進(jìn)行限制，用中斷的方式接收主機(jī)發(fā)來的吩咐或數(shù)據(jù)并做出回應(yīng)。有線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。主主限制器RS485接口分限制器RS485接口分限制器RS485接口分限制器RS485接口RS485總線圖2.1有線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖為了能得到智能限制，使管理人員足不出戶就能視察到照明設(shè)備的運(yùn)行狀況，采納RS232接口標(biāo)準(zhǔn)，連接上位機(jī)和下位機(jī)，也就是主控機(jī)和PC機(jī)。主控機(jī)和PC結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示。RS232RS232接口MAX232AT89C52主控機(jī)PCDB9圖2.2主控機(jī)和PC結(jié)構(gòu)圖2.2.2上位機(jī)模塊上位機(jī)系統(tǒng)主要是指PC，本系統(tǒng)采納PC機(jī)，系統(tǒng)的主控機(jī)將數(shù)據(jù)處理之后通過RS232總線發(fā)送給上位機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用VB語言開發(fā)的，該系統(tǒng)可以進(jìn)行開燈、關(guān)燈以與故障檢測。這樣，不僅界面友好，清楚明白，而且易于操作。這種形式是將來智能限制的發(fā)展趨勢。2.2.3下位機(jī)模塊系統(tǒng)的下位機(jī)是關(guān)于照明設(shè)備的具體設(shè)計(jì)和安裝的限制系統(tǒng)，小區(qū)公共照明包括很多部分，而且有可能限制的類型也不盡相同，所以可以把下位機(jī)分為主控機(jī)和分控機(jī)，主限制器通過RS-485總線將數(shù)據(jù)吩咐發(fā)送給分限制器或者接收數(shù)據(jù)吩咐，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)設(shè)置復(fù)位電路為單片機(jī)跑飛等故障打算，并設(shè)有手動(dòng)開關(guān)以彌補(bǔ)自動(dòng)限制的不足。分限制器接收主限制器的發(fā)來的數(shù)據(jù)和吩咐，通過電磁繼電器比照明燈具進(jìn)行開關(guān)限制，并且利用光敏器件測試光線的強(qiáng)度、利用話筒以與實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片比照明燈具進(jìn)行定時(shí)開關(guān)限制，同時(shí)為了彌補(bǔ)自動(dòng)限制的不足，添加了手動(dòng)開關(guān)，并運(yùn)用一個(gè)發(fā)光二極管來顯示系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，還設(shè)置了故障檢測報(bào)警電路和復(fù)位電路。系統(tǒng)在單片機(jī)的限制之下完成數(shù)據(jù)的通信、顯示，同時(shí)能夠限制照明燈具，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完成的。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負(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。

第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1主控機(jī)的設(shè)計(jì)主限制器采納AT89C52單片機(jī)作為微處理器，AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEPOM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采納ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)與8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中心處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大強(qiáng)大。AT89C52單片機(jī)適合于很多較為困難限制應(yīng)用場合。其主要性能參數(shù)和引腳圖圖3.1如下：圖3.1AT89C52引腳圖主限制器系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、復(fù)位電路、通信接口電路、機(jī)械開關(guān)和運(yùn)行指示燈等幾部分組成。具體電路圖如3.2圖所示：圖3.2主控機(jī)電路圖3.2分控機(jī)的電路設(shè)計(jì)分控機(jī)可以采納低檔型的AT89C2051單片機(jī)作為微處理器，但是考慮到該芯片的引腳不夠用，假如進(jìn)行擴(kuò)展的話，不僅給系統(tǒng)帶來麻煩，而且成本也不劃算，所以分控機(jī)也采納AT89C52來做限制機(jī)。分控機(jī)有晶振、復(fù)位電路、通信接口電路、機(jī)械開關(guān)、運(yùn)行指示燈、測量光照、感知聲音與時(shí)鐘等電路，由于大小有限，僅復(fù)制部分電路圖如下圖3.3：圖3.3分控機(jī)電路圖3.2.1采納光敏電阻把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值（模擬值），然后通過運(yùn)放后給單片機(jī)輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。光敏電阻屬于純阻性器件，引入后不會(huì)存在對(duì)其它器件造成干擾，而且電路也不困難，所以采納此方案。本系統(tǒng)為了仿真采納可變電阻來代替。為了實(shí)現(xiàn)智能照明的功能，本系統(tǒng)采納了數(shù)模轉(zhuǎn)換，將光照轉(zhuǎn)換成肯定的值，依據(jù)這個(gè)值，當(dāng)光照達(dá)到固定值時(shí)才開燈。A/D轉(zhuǎn)換器采納ADC0804，通過總線和限制器連接。光敏電阻一端接5V正極,另一端與電阻分壓,當(dāng)有光照耀時(shí),光敏電阻阻值下降。連接圖如下圖3.4所示：圖3.4光照檢測電路3.2.2聲響探測模塊采納駐極體話筒作為探測器，接在三極管的基極與一般電阻作分壓式連接，當(dāng)有聲波作用于話筒時(shí),使駐極體話筒的內(nèi)阻急劇下降,變更三極管的基極偏壓，促使三極管的工作狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，通過電平變換電路,為限制器供應(yīng)檢測狀態(tài)，達(dá)到推斷有無聲響的目的。如下圖3.5：圖3.5聲音檢測的電路駐極體話筒一端接電源正極,另一端接三極管NPN的基極和分壓,當(dāng)駐極體話筒有聲波作用,駐極體話筒的內(nèi)阻急劇下降,變更三極管的基極偏壓,使三極管由高電平轉(zhuǎn)向低電平,再由7HC04高速門電路整形成標(biāo)準(zhǔn)TTL電平。3.2.為實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)鐘功能并節(jié)約單片機(jī)I/O口資源，該設(shè)計(jì)運(yùn)用專用的接口方式為串行的時(shí)鐘芯片DS1302，該芯片線路簡潔、體積小，易于操作，且價(jià)格低廉。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采納三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采納突發(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內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)供應(yīng)了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的實(shí)力。另外該芯片有備份電源引腳，可以在斷電后仍能工作，以保證時(shí)鐘的精確性。DS1302與單片機(jī)之間能簡潔的采納同步串行方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）RES（復(fù)位），（2）I/O（數(shù)據(jù)線），（3）SCLK（串行時(shí)鐘）。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)全部的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通限制邏輯，允許地址/吩咐序列送入移位寄存器；其次，RST供應(yīng)終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平常，全部的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。假如在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必需保持低電平。只有在SCLK為低電平常，才能將RST置為高電平。DS1302存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特殊是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。這種記錄對(duì)長時(shí)間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析與對(duì)異樣數(shù)據(jù)出現(xiàn)的緣由的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒有具體的時(shí)間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法精確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；若采納單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面須要采納計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面須要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且，某些測控系統(tǒng)可能不允許。但是，假如在系統(tǒng)中采納時(shí)鐘芯片DS1302，則能很好地解決這個(gè)問題。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。具體電路如3.6圖所示：圖3.6時(shí)鐘電路3.2.4故障檢測與報(bào)警電路的設(shè)計(jì)采納數(shù)控恒流源，通過變更恒流源的外圍電壓，利用電壓的大小來限制輸出電流的大小。電壓限制電路采納數(shù)控的方式，利用單片機(jī)送出數(shù)字量，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，再送到大功率三極管進(jìn)行放大。單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行監(jiān)控，采納數(shù)字方式作為反饋調(diào)整環(huán)節(jié)，由程序推斷是否故障。當(dāng)單片機(jī)檢測故障信號(hào)后，將通過軟件使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。光報(bào)警電路采納發(fā)光二極管LED來實(shí)現(xiàn)，聲音報(bào)警電路是采納蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)的。電路圖如3.7所示：圖3.7故障檢測與報(bào)警電路3.2.5為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定牢靠工作，復(fù)位電路是必不行少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作須要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它須要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以與晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路起先正常工作。單片機(jī)復(fù)位電路方式主要：（1）手動(dòng)按鈕復(fù)位；（2）上電復(fù)位；（3）積分型復(fù)位。本設(shè)計(jì)采納上電復(fù)位方式，復(fù)位電路圖如3.8所示：圖3.8復(fù)位電路3.2.6機(jī)械開關(guān)的引入智能限制也是用自身的不足，為了彌補(bǔ)這個(gè)不足而引入機(jī)械開關(guān)，同時(shí)還要設(shè)置了運(yùn)行指示燈，假如是正常運(yùn)行的狀況，則發(fā)光二極管會(huì)亮。電路圖如3.9圖所示：圖3.9手動(dòng)開燈3.3照明設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式采納繼電器限制。繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到肯定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳動(dòng)式變更的自動(dòng)限制器件。其具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、運(yùn)用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力愛護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測量和通信等裝置中。依據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可以將其分為電磁繼電器、熱敏干簧繼電器、固態(tài)繼電器、磁簧繼電器、光繼電器等型號(hào)。由于電磁繼電器簡潔易用，開關(guān)狀態(tài)極其簡潔推斷，所以本設(shè)計(jì)采納電磁繼電器來限制。電路圖如3.10所示：圖3.10照明設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路3.4RS-485總線通信電路的設(shè)計(jì)由于RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：（1）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需運(yùn)用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。（3）接口運(yùn)用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸簡潔產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，事實(shí)上也只能用在50米左右。針對(duì)RS-232的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)：（1）RS-485的電氣特性：邏輯"1"以兩線間的電壓差為+（2-6）V表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-（2-6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可便利與TTL電路連接。（2）RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps（3）RS-485接口是采納平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干實(shí)力增加，即抗噪聲干擾性好。（4）RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，事實(shí)上可達(dá)3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站實(shí)力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站實(shí)力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口便利地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。（5）因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站實(shí)力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。因此，本系統(tǒng)的有線通信方式采納RS485總線進(jìn)行通信，運(yùn)用的是主從式通信方式，主機(jī)由主限制器充當(dāng)，從機(jī)為分限制器。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全部的從機(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)之間不能干脆通信。多機(jī)通信時(shí)，為了保證通信的牢靠性，在點(diǎn)到點(diǎn)通信時(shí)，采納了尋址技術(shù)，即主機(jī)先發(fā)送一幀地址信息給各個(gè)從機(jī)，各從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)來的地址信息后，便與本機(jī)的地址號(hào)相比較。若相同，則起先與主機(jī)的通信；若不同，則忽視主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，也不向主機(jī)發(fā)送信息。電路圖如3.11圖所示：圖3.11RS485通信電路3.5RS-232總線通信電路的設(shè)計(jì)由于PC機(jī)默認(rèn)的只有RS232接口，因此須要通過RS-232總線來和PC機(jī)連接。由于本系統(tǒng)的主分控機(jī)采納了RS-485總線，原則上可以通過RS485/RS232轉(zhuǎn)換器來和PC機(jī)連接，考慮到成本問題和主控機(jī)的實(shí)際狀況（有多余的引腳），所以干脆通RS232接口來和PC機(jī)連接。連接圖如3.12圖所示：圖3.12RS-232通信電路

第四章下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計(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)限制系統(tǒng)中，軟件也是特別重要的。在公共照明智能限制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，軟件是整個(gè)系統(tǒng)模型中的一個(gè)重要組成部分。本著軟件設(shè)計(jì)的基本方法，該系統(tǒng)模型的軟件設(shè)計(jì)方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法來完成的。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，但該方法還始終被廣泛地運(yùn)用。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)過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。該系統(tǒng)模型下位機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示。接收從控機(jī)的數(shù)據(jù)接收從控機(jī)的數(shù)據(jù)下位機(jī)主控機(jī)向從控機(jī)發(fā)送指令向PC機(jī)傳送數(shù)據(jù)手動(dòng)開燈及關(guān)燈下位機(jī)從控機(jī)接收主控機(jī)的指令聲音檢測光照檢測定時(shí)限制向主控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)故障檢測及報(bào)警手動(dòng)開關(guān)圖4.1下位機(jī)結(jié)構(gòu)圖在這個(gè)系統(tǒng)模型中采納的是主從式通信方式，主控機(jī)處于主導(dǎo)和支配地位，從控機(jī)一般以中斷方式來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。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全部的從控機(jī)或指定的從控機(jī)，以此來限制照明設(shè)施的開關(guān)，從控機(jī)也可以自己開關(guān)燈，并向主控機(jī)傳送信息，以便于主控機(jī)或者是上位機(jī)（PC）來限制。在本系統(tǒng)中采納廣播式吩咐，從機(jī)之間不能干脆通信。本系統(tǒng)主控機(jī)和從控機(jī)均由AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。4.1主控機(jī)的流程圖主控機(jī)的功能主要是接收PC機(jī)和從控機(jī)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理發(fā)送給從控機(jī)和PC機(jī)。主要流程圖如4.2圖所示：起先起先初始化是否收到從控機(jī)數(shù)據(jù)是否收到PC發(fā)送來的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC發(fā)送給從控機(jī)結(jié)束YYNN圖4.2主控機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖4.2從控機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)的從控機(jī)主要是解決公共照明設(shè)備的聲音限制、光照限制、時(shí)鐘限制、故障檢測與報(bào)警和與主機(jī)的通信等問題。4.2.1從控機(jī)自動(dòng)限制開關(guān)燈的流程圖自動(dòng)限制主要是采納聲控、光控來實(shí)現(xiàn)，并有協(xié)作時(shí)鐘系統(tǒng)，主要流程如下圖4.3所示：起先起先初始化光照是否達(dá)到肯定的值開燈是否是開燈時(shí)間是否晚上12點(diǎn)關(guān)燈并轉(zhuǎn)為聲控有聲音傳來開燈肯定時(shí)間時(shí)間是否達(dá)到早晨光照是否達(dá)到肯定值不接收聲控YYYYYYN開燈3minNNNNN圖4.3從控機(jī)自動(dòng)限制開關(guān)燈的流程圖3.2.2手動(dòng)限制照明的流程圖手動(dòng)開關(guān)的引入是為了彌補(bǔ)自動(dòng)限制的不足，主要流程如下圖4.4所示：起先起先滅燈狀態(tài)開燈按鈕光照值是否合適開燈關(guān)燈按鈕關(guān)燈YYNNNY圖4.4手動(dòng)限制照明的流程圖3.2.3故障檢測與報(bào)警流程圖當(dāng)從控機(jī)檢測到公共照明設(shè)備有短路或斷路信號(hào)后，將LED點(diǎn)亮，同時(shí)使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。從機(jī)故障檢測與報(bào)警流程圖如下圖4.5所示。起先起先初始化照明是否出現(xiàn)故障聲光報(bào)警結(jié)束YN圖4.5從機(jī)故障檢測與報(bào)警的流程圖3.2.4RS485通信的流程圖主從控機(jī)機(jī)通信接收和發(fā)送數(shù)據(jù)兩個(gè)部分，從機(jī)部分的數(shù)據(jù)通信過程受主機(jī)限制。該部分程序?qū)?yīng)的流程圖如下圖4.6所示。起先起先開燈/關(guān)燈初始化向主控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)接收接收了主機(jī)關(guān)燈指令結(jié)束YN開燈/關(guān)燈YY圖4.6從機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖第五章上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)系統(tǒng)(即PC機(jī)管理中心)是人機(jī)交互的一個(gè)程序，是小區(qū)公共照明智能限制系統(tǒng)模型的核心部分。上位機(jī)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖5.1所示。PC機(jī)管理員登陸單片機(jī)通信故障檢測退出系統(tǒng)PC機(jī)管理員登陸單片機(jī)通信故障檢測退出系統(tǒng)開燈限制關(guān)燈部分全部開燈部分開燈全部關(guān)燈部分關(guān)燈4.1管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)小區(qū)公共照明智能限制系統(tǒng)軟件之前要首先分析用戶的需求。用戶需求包括功能需求和運(yùn)用需示兩個(gè)方面。功能需求是用戶要求系統(tǒng)所應(yīng)具備的性能、功能，而運(yùn)用需求是用戶要求系統(tǒng)所應(yīng)具備的可運(yùn)用性、易運(yùn)用性。目前對(duì)大量非計(jì)算機(jī)專業(yè)用戶而言，可運(yùn)用性往往更重要。公共照明設(shè)施管理軟件是個(gè)相對(duì)較小的人機(jī)界面程序，在設(shè)計(jì)時(shí)不必搞得太繁瑣，盡可能做得敏捷、簡明，且有供應(yīng)幫助的功能就可以了。依據(jù)公共照明設(shè)施管理問題的自身關(guān)系，管理軟件應(yīng)具備以下特點(diǎn)：(l)界面整齊、大方，適于長期面對(duì)和管理；(2)操作簡潔，易駕馭，有良好的用戶友好性；(3)抗干擾實(shí)力強(qiáng)，不會(huì)因個(gè)別誤操作而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；(4)平安性要好，內(nèi)部數(shù)據(jù)不能輕易被破壞或丟失。從以上特點(diǎn)可以看出，這里要做的實(shí)際就是所說的人機(jī)界面。人機(jī)界面是介于用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介，是用戶運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的綜合操作環(huán)境。通過人機(jī)界面，用戶向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供應(yīng)吩咐、數(shù)據(jù)等輸入信息，這些信息經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理后，又通過人機(jī)界面，把產(chǎn)生的輸出信息回送給用戶。人機(jī)界面的核心內(nèi)容包括顯示風(fēng)格和用戶操作方式，它集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入輸出功能，幫助用戶對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行操作的限制功能。對(duì)用戶來說，界面就是管理軟件。無論程序背后執(zhí)行的代碼是什么，底層應(yīng)用程序有何等功能，整個(gè)軟件，都要在人機(jī)界面上體現(xiàn)出來。4.2管理系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)交互是指人與計(jì)算機(jī)之間運(yùn)用某種對(duì)話語言，以肯定交互方式，為完成確定任務(wù)的人機(jī)之間的信息交換過程。由人和計(jì)算機(jī)雙方構(gòu)成的人機(jī)交互的一種最簡潔狀況是：由人(用戶)輸入信息給計(jì)算機(jī)發(fā)起對(duì)話，而后計(jì)算機(jī)依據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的協(xié)議、學(xué)問、模型等對(duì)輸入信息進(jìn)行處理，最終把處理結(jié)果作為信息的響應(yīng)，反饋給用戶。依據(jù)人機(jī)交互的特點(diǎn)編寫程序是程序簡潔被接受的前提條件。編制軟件應(yīng)當(dāng)有步驟地進(jìn)行。事先定好軟件的基本功能和特點(diǎn)，再在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)賜予調(diào)整。4.3人機(jī)界面的編程思路為了降低運(yùn)用軟件的難度，在管理程序的設(shè)計(jì)中，人機(jī)交互方式采納的是計(jì)算機(jī)啟動(dòng)的交互。也就是說計(jì)算機(jī)是發(fā)起交互的一方。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給出的指示和用戶響應(yīng)主要有以下幾種方式：(l)系統(tǒng)給出提示符，提請(qǐng)用戶響應(yīng)，用戶按要求輸入信息；(2)系統(tǒng)列出菜單選擇，用戶選中其中一菜單項(xiàng)；(3)系統(tǒng)供應(yīng)對(duì)話框，讓用戶在對(duì)話框中輸入信息。用戶界面是遵循Windows的習(xí)慣編寫出的可視圖形化軟件，管理軟件中的各項(xiàng)功能均按模塊化實(shí)現(xiàn)。主要包括限制、報(bào)警監(jiān)測模塊、退出模塊等幾個(gè)功能模塊。為了實(shí)現(xiàn)軟件的平安性，另外添加密碼操作功能模塊。4.4系統(tǒng)操作界面4.4.1登錄界面限制軟件啟動(dòng)后，首界面即登陸界面會(huì)提示用戶輸入密碼，只有輸入了正確的密碼才能運(yùn)行主站軟件。由于本系統(tǒng)的主要方面不