【畢業(yè)論文】基于單片機的照明控制系統(tǒng)-資料下載頁

【導(dǎo)讀】統(tǒng)的常規(guī)電子線路。同時樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機的照明控制系統(tǒng)的普及。與應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。以設(shè)計過程為主線，分別。該照明控制系統(tǒng)的主控制器、分控制器分別是以AT89C51與AT89C2051單片機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了有線通信、無線數(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)計過程，序設(shè)計以及燈光控制、定時控制、鍵盤掃描與LED顯示等程序設(shè)計。線數(shù)傳模塊實現(xiàn)照明燈的無線遙控，同樣實現(xiàn)有線方式控制的功能。

　　

【正文】 鍵， 其控制的基本功能是： （ 1） 通過數(shù)字鍵、確認(rèn)鍵輸入分控制器的地址以及定時功能的時間設(shè)置。 （ 2） 利用 開、關(guān)鍵控制照明燈具的啟停。 （ 3） 利用 增 值 、減 值 鍵控制照明燈具的亮度。 （ 4） 通過定時鍵 來對照明燈具進行 定時控制的設(shè)置。 系統(tǒng)通過軟件方法實現(xiàn)該功能，即定義開、關(guān)、增值、減值、定時、確認(rèn)等命令鍵，利用鍵盤掃描程序獲取 對應(yīng) 命令鍵的鍵值 ，然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實現(xiàn)所要求的控制功能。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 25 開 始初 始 化將 第 一 根 列 線 置 高依 次 掃 描 行 線有 信 號 嗎延 時 一 次有 信 號 嗎再 延 時 一 次有 信 號 嗎將 上 一 根 列 線 置 低將 下 一 根 列 線 置 高依 次 掃 描 行 線有 信 號 嗎延 時 一 次有 信 號 嗎再 延 時 一 次有 信 號 嗎是 第 四 根 列 線 嗎將 第 四 根 列 線 置 低返 回 對 應(yīng) 鍵 值返 回 對 應(yīng) 鍵 值返 回 一 個 值YYYNNNYYYNNNYN 圖 鍵盤掃描程序流程圖 LED數(shù)碼顯示程序設(shè)計 本系統(tǒng)采用了四位共陽極七段數(shù)碼管， 共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端 所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動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)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻，這里的限流電阻選為 100Ω 。 這里選用的 7447芯片是從 BCD碼到 SEG7段碼的轉(zhuǎn)換器，而 74LS138是一個地址譯碼器，通過 74LS138選通某個數(shù)碼管，然后根據(jù) 7447傳送過來的 SEG7段碼的數(shù)據(jù)進行顯示 ，而在非選通的時候，數(shù)碼管能夠保持原有的顯示數(shù)據(jù)。 LED數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖 。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 26 子 程 序 入 口初 始 化返 回YN查 表 取 段 碼段 碼 送 驅(qū) 動 顯 示位 碼 送 譯 碼 器 選 通 低 位數(shù) 碼 管數(shù) 字 是 否 顯 示 完顯 示 緩 沖 區(qū) 左 移關(guān) 顯 示 圖 LED數(shù)碼顯示程序流程圖 照明啟停控制程序設(shè)計 照明的啟停控制主要是由主控制器發(fā)出指令，通過 RS485通信方式或無線數(shù)傳方式控制全部或部分分控制器所控制照明燈具的啟停，因此照明啟停控制程序由兩部分組成，即全部啟停控制與單獨啟停控制兩部分。 全部啟停控制程序 設(shè)計 全部照明啟停控制系統(tǒng)是利用主控制器上的開、關(guān)按鍵來控制全部照明燈的啟停，控制命令是通過串口通信方式傳達(dá)到分控制器，分控制器再依據(jù)命令向 ，來達(dá)到控制燈泡亮 和 滅的目的。 在 這個多機系統(tǒng)中采用的是主從式通信方式，主機即主控制器處于主導(dǎo)和支配地位，從機即分控制器一般以中斷方式來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在主從式多機系統(tǒng)中主機發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機或指定的從機，在這里是要發(fā)送給所有的從機，來控制照明燈的啟停。在上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 27 本系統(tǒng)中采用廣播式 命令，不需要從機返回信息，從機之間也不能直接通信。主機由 AT89C51單片機充當(dāng)，從機為 AT89C2051單片機。主機與從機的數(shù)據(jù)通信波特率定為 9600波特，每個從機都有唯一的地址號，用來區(qū)分各從機。單片機的數(shù)據(jù)通信由串口完成，定時器 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）。工作方式：定時器 T1設(shè)置為方式 2，串口設(shè)置為工作方式 3。 本系統(tǒng)的 通信原理為：從機在 建立與主機通信之前 所有分機的 SM2都置 1，即隨時處于對通信線路監(jiān)聽的狀態(tài)，只能收到主機發(fā)送來的機號信息。主機向從機發(fā)送廣播地址信息時，廣播地址為 00H，所有分機都接收到廣播地址信息，然后進入正常通信狀態(tài)，清除 SM2位，開始接收主機發(fā)送來的命令。 從機 收到的命令是開燈時，向 ，打開 MOC3021驅(qū)動雙向可控硅，從而就點亮了燈泡；同理，如果收到 的命令是關(guān)燈時，向 平，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。 該系統(tǒng)的主機和從機的控制程序流程圖如圖 。 開 始初 始 化調(diào) 用 鍵 盤 掃 描 子 程 序取 鍵 值有 鍵 按 下 嗎發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 給 從 機返 回YN 圖 全部 啟停 控制主機程序流程圖 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 28 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址地 址 是 0 0 H 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 打 開 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 高 電 平返 回是 關(guān) 閉 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 低 電 平NYYNYN 圖 全部 啟停 控制從機程序流程圖 單獨啟停控制程序 設(shè)計 單獨照明 啟停控制系統(tǒng)是通過主機發(fā)送給指定的從機命令信息，來實現(xiàn)照明燈的啟停控制。 主機 首先發(fā)送從機地址，被叫到的從機向主機發(fā)送本機地址，然后主機向從機傳送數(shù)據(jù)，從機根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息執(zhí)行相應(yīng)的命令。 單片機的工作方式同全部照明啟停控制系統(tǒng)。其具體的工作過程是：所有的從機在通信之前都把 SM2位置 1， 隨時處于偵聽狀態(tài)。當(dāng)主機發(fā)送從機的地址信息時，每幀數(shù)據(jù)的第 9位都為 1，所有從機都接收到地址信息，然后判斷主機是否呼叫本機。如果呼叫本機則進入正式通信狀態(tài)，清除 SM2，并把本機地址號發(fā)送給主機作為應(yīng)答，然后才開始接收主機發(fā)送來的信息。而其它從機由于地址號不符，他們的 SM2位仍然為 1，仍處于偵聽狀態(tài)，無法 接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。主機收到從機發(fā)送來的回應(yīng)信息后，比較主機已發(fā)送的地址號與剛接收的地址號是否 相符，如果不符，則發(fā)出錯誤信息；上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 29 如果相符，則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這時發(fā)送的每幀的第 9位都為 0。只有 SM2=0的從機才能接收到主機發(fā)送的信息。從機 根據(jù)命令執(zhí)行 相應(yīng)的 動作 ，如果為打開命令，則輸出高電平驅(qū)動可控硅動作，開啟照明燈；如果為關(guān)閉命令，則輸出低電平使可控硅截止，停掉照明燈。該系統(tǒng)的主機和從機控制程序流程圖分別如圖 。 開 始初 始 化調(diào) 用 鍵 盤 掃 描 子 程 序取 鍵 值有 鍵 按 下 嗎發(fā) 送 地 址 給 從 機返 回YN接 收 從 機 返 回 的 地 址兩 個 地 址 相 符 嗎發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 給 從 機 送 顯 錯 誤 信 息 “ 0 E ”YN 圖 單獨 啟停 控制主機程序流程圖 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 30 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址與 本 機 地 址 相 符 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 打 開 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 高 電 平返 回是 關(guān) 閉 命 令 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 低 電 平NYYNYN向 主 機 發(fā) 送 本 機 地 址 圖 單獨 啟停 控制從機程序流程圖 照明亮度控制程序設(shè)計 照明亮度控制系統(tǒng)是利用 主控制器 鍵盤上的增值與減值鍵，通過串口通信方式來控制分控制器所控制的照明燈的亮度。 在這里對于燈泡亮度的調(diào)節(jié)是通過 PWM方式來進行的，分控制器選用的是 AT89C2051單片機，這種單片機本身沒有 PWM輸出，只能通過軟件方法實現(xiàn)。在一定頻率的方波中，調(diào)整高電平和低電平的占空比，即可實現(xiàn)。假設(shè)把一個 周期分為 10個時間等份，如果方波中的高低電平占空比是 1:9，這時就是一個比較暗的亮度，如果占空比是 5:5，就是一個中間亮度，如果高低電平占空比是 9:1，這時就是一個比較亮的亮度，高低電平占空比為 0:10時，燈泡是滅的，高低電平占空比為 10:0時，燈泡最亮。 在進行實驗中，將定時器 1的溢出定為 1/20210秒，每 10次脈沖輸出一個 2KHz頻率。這每 10次脈沖再用來控制上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 31 高低電平的 10個比值。這樣，在每個 1/2021秒 的方波周期中，都可以改變方波的輸出占空比，從而控制燈泡的 10個亮度級別。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。 全部亮度控制程序 設(shè)計 全部 照明亮度控制系統(tǒng)就是主機向從機發(fā)送廣播地址，所有從機都接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)命令是調(diào)亮還是調(diào)暗來進行相應(yīng)的燈泡亮度控制。 該系統(tǒng)的主機控制程序流程圖同圖 ，從機控制程序流程圖如圖 。 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址地 址 是 0 0 H 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 調(diào) 亮 命 令 嗎返 回是 調(diào) 暗 命 令 嗎NYYNYN交 流 電 過 零 點 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 增 加 一 個 亮度 級 別 的 P W M 信 號還 有 數(shù) 據(jù) 嗎交 流 電 過 零 點 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 減 少 一 個 亮度 級 別 的 P W M 信 號YYYNNN 圖 全部 亮度控制從機程序流程圖 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 32 單獨亮度控制程序 設(shè)計 單獨照明亮度控制系統(tǒng)通信原理基本上與單獨照明啟停控制系統(tǒng)相同， 也是開 始時所有從機處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待主機的呼叫，當(dāng)主機發(fā)出某一從機的地址時，所有從機將接收到的地址與本機地址相比較，如果相符，說明主機在呼叫自己，然后發(fā)回應(yīng)答信號，表示準(zhǔn)備好開始接收后面的命令，否則不予理睬，繼續(xù)監(jiān)聽呼叫地址。主機 收到從機的應(yīng)答后，則開始一次通信，通信完畢，從機繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待呼叫。從機在收到調(diào)亮 或調(diào)暗 的命令后，利用零點檢測電路檢測電源過零點， 一旦 單片機的 ，就會向 口輸出 PWM信號以調(diào)高或調(diào)低燈泡的亮度。 該系統(tǒng)的主機控制程序流程圖同圖 ，從機控制程序流 程圖如圖 。 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址與 本 機 地 址 相 符 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)是 調(diào) 亮 命 令 嗎返 回是 調(diào) 暗 命 令 嗎NYYNYN交 流 電 過 零 點 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 增 加 一 個 亮度 級 別 的 P W M 信 號還 有 數(shù) 據(jù) 嗎交 流 電 過 零 點 嗎向 P 3 . 7 口 輸 出 減 少 一 個 亮度 級 別 的 P W M 信 號YYYNNN向 主 機 發(fā) 送 本 機 地 址 圖 單獨亮度控制從機程序流程圖 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 33 照明定時控制程序設(shè)計 照明定時控制系統(tǒng)是利用從機即單片機 AT89C2051和時鐘芯片 DS1302進行數(shù)據(jù)通信，讀取和寫入實時數(shù)據(jù) ，主機采用串口通信方式對從機進行定時時間的設(shè)置，從機然后根據(jù)設(shè)定的時間進行照明燈的啟停控制。 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表示要進行寫操作，為 1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 DA1302的控制字如表 41所示。 7 6 5 4 3 2 101R A MC KA 4 A 3 A 2 A 1 A 0R DW表 4 1D S 1 3 0 2 的 控 制 字 在 DS1302芯片中，通過把 RST輸入驅(qū)動 置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302進行操作。 如果在傳送過程中置 RST為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。在控制指令字輸入后的下一個 SCLK時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0開始。同樣，在緊跟 8位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0位至高位 7。 全部定時控制程序 設(shè)計 在全部定時控制系統(tǒng)中是通過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)送時間數(shù)據(jù)信息，分控制器在收到時間數(shù)據(jù)后寫入 DS1302芯片，等到設(shè)定時間到達(dá)后，單片機發(fā)出命令關(guān)閉照明燈。該系統(tǒng)的主機控制流程圖同圖 ，從機的控制流程圖如圖 。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 34 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址地 址 是 0 0 H 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)返 回NYY時 間 到 了 嗎N將 數(shù) 據(jù) 寫 入 D S 1 3 0 2 芯 片讀 出 D S 1 3 0 2 芯 片 的 數(shù) 據(jù)關(guān) 閉 照 明 燈 圖 全部定時控制從機程序流程圖 單獨定時控制程序 設(shè)計 主控制器 使用鍵盤輸入被呼叫分控制器的地址， 并通過網(wǎng)絡(luò)向所有分控制器傳送，在分控制器將該地址與本機地址進行比較后，判斷是否是呼叫自己，如果是呼叫本機，就將本機地址傳送給主控制器，進一步接收傳送的數(shù)據(jù)，然后分控制器就將數(shù)據(jù)寫入 DS1302芯 片，等到設(shè)定的時間到達(dá)時就執(zhí)行關(guān)閉照明燈的命令。單獨定時控制的主機程序流程圖同圖 所示，從機程序流程圖如圖 。 上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 35 中 斷 程 序 入 口初 始 化接 收 主 機 發(fā) 送 的 地 址與 本 機 地 址 相 符 嗎接 收 主 機 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)返 回NYY時 間 到 了 嗎N向 主 機 發(fā) 送 本 機 地 址將 數(shù) 據(jù) 寫 入 D S 1 3 0 2 芯 片讀 出 D S 1 3 0 2 芯 片 的 數(shù) 據(jù)關(guān) 閉 照 明 燈 圖 單獨定時控制從機控制程序流程圖 RS485通信程序設(shè)計 由于 RS485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機對從機的查詢方式通信。在通信中，主機與各個從機進行通信，必須能對各個從機進行識別，這一識別功能是利用串口控制寄存器 SCON的 SM2位實現(xiàn)的 。當(dāng)串口以方式 3工作時，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，通過對 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）。若從機的控制位 SM2被設(shè)為 1，則當(dāng)接收的是地址幀時，數(shù)據(jù)裝入 SBUF，并置 RI=1，向 CPU發(fā)出中斷申請，若接收的是數(shù)據(jù)幀，則不產(chǎn)生中斷，信息被拋棄。上海交通大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)論文 36 若 SM2被設(shè)為 0，則無論是地址幀還是數(shù)據(jù)幀都將產(chǎn)生 RI=1中斷 標(biāo)志，數(shù)據(jù)裝入 SBUF。利用這一功能，可以按照如下步驟進行數(shù)據(jù)通信： （ 1） 將所有 SM2位置 1，使其處于只接收地址幀的狀態(tài)。 （ 2） 主機發(fā)送一幀地址信息，其中前 8位數(shù)據(jù)位表示通信的從機地址，第 9位為 1，表示當(dāng)前幀為地址幀。 （ 3） 從機接收到地址幀后， 如果是廣播地址幀，則所有從機都將其 SM2位置 0， 準(zhǔn)備接收主機發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令；如果不是廣播地址幀，則 將本機地址與幀中地址進行比較。如果地址相同，則將其 SM2位置 0，