[毕业论文]基于单片机的照明控制系统(3)

上海交通大学自学考试毕业论文 电源数码显示及驱动电路键盘89C51晶振通信接口电路看门狗 图2.3 主控制器硬件电路结构框图 电源时钟电路看门狗89C2051晶振零点检测电路可控硅控制电路 图2.4 分控制器硬件电路结构框图 系统在单片机的控制之下完成数据的通信、显示，同时能够控制照明灯具，其硬件电路只是系统的实施工具，大量的工作是由软件来完成的。这些程序是系统的灵魂，是负责完成硬件电路实现功能和与用户交互的桥梁，是维护系统正常工作的工具。 2．3 系统性能指标及技术要求 （1） 照明启停控制系统 ① 全开 11 上海交通大学自学考试毕业论文 ② 全关 ③ 单独开 ④ 单独关 （2） 照明亮度控制系统 ① 全部亮度调节 ② 单独亮度调节 （3） 定时控制系统 ① 对全部照明灯进行定时控制 ② 对每个照明灯进行定时控制 2．4 本章小结 本章主要从系统设计要点、系统的结构、系统性能指标及技术要求三方面对所研究的照明控制系统的设计框架和性能进行了阐述，该系统由一个主控制器与若干个分控制器组成， 系统的设计首先要从硬件方面着手，在绘制出正确的电路图后，再按功能要求编制出相应的软件程序，最终要达到所要求的性能指标。 12 上海交通大学自学考试毕业论文 第三章 基于单片机的照明控制系统的硬件电路设计 3．1 主控制器的电路设计 主控制器采用AT89C51单片机作为微处理器，AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元。 主控制器系统的外围接口电路由键盘、数码显示及驱动电路、晶振、看门狗电路、通信接口电路等几部分组成。主控制器系统的硬件电路原理图如图3.1所示。 P1.012P1.13P1.24P1.3P1.4P1.5P1.6P1.789C5112345678131215143112MHz+5VVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RXDTXDALE/PPSEN403938373635+5V343332212223242526272810113029+5V7447VCCaAbBcCdDefRBIgRBOGNDLT567890开定时关确认↑↓P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7INT1INT0T1T0EA/VPPXTAL1XTAL2RESETRDWRGND+5V100Ω ×7D4D3D2D1A1015×44.7KΩ ×4VCC30pFABCG2AG2BY0Y1Y2Y3VCC30pF19189171620ＤWDORESETGND74LS138MRVCCWDIMAX813L 图3.1 主控制器系统的硬件电路原理图 13 上海交通大学自学考试毕业论文 3.1.1 键盘的接口设计 键盘的结构形式有两种，即独立式按键和矩阵式键盘。本系统使用的是4×4矩阵式键盘，第一行从左到右为1、2、3、4，第二行为5、6、7、8，第三行为9、0、开、关，第四行为增值、减值、定时、确认。该形式的键盘，每个按键开关位于行列的交叉处，采用逐行扫描的方法识别键码。矩阵键盘的列线从左到右分别与单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3相连，矩阵键盘的行线从上到下分别与P1.4、P1.5、P1.6、P1.7相连。每当按下一个键时，对应的行线与列线就会连通，这样单片机就能检测出信号，并通过键盘扫描程序对键盘进行扫描，以识别被按键的行、列位置。 3.1.2 LED数码显示的接口设计 数码显示与驱动电路由74LS138译码器、7447 TTL BCD-7段高有效译码器/驱动器、4个数码管以及5个A1015三极管组成。由单片机的P0.0～P0.3口输出的四位BCD码，经7447芯片后，翻译成7段数码管a、b、c、d、e、f、g相应的段，并输出点亮数码管相应的段。单片机的P0.4、P0.5口输出的信号经74LS138译码器后产生的高电平信号加在A1015三极管的基极，控制三极管的导通，从而起到对相应数码管的选通作用。4个7段数码管都被接成共阳极方式。 3.1.3 看门狗监控电路的设计 本系统采用MAXIM公司的低成本微处理器监控芯片MAX813L构成硬件狗，与AT89C51的接口电路如图3.1所示。MR与WDO经过一个二极管连接起来，WDI接单片机的P2.7口，RESET接单片机的复位输入脚RESET，MR经过一个复位按钮接地。该监控电路的主要功能如下： （1）系统正常上电复位：电源上电时，当电源电压超过复位门限电压4.65V，RESET端输出200ms的复位信号，使系统复位。 （2）对+5V电源进行监视：当+5V电源正常时，RESET为低电平，单片机正常工作；当+5V电源电压降至+4.65V以下时，RESET输出高电平，对单片机进行复位。 （3）看门狗定时器被清零，WDO维持高电平；当程序跑飞或死机时，CPU不能在1．6s内给14 上海交通大学自学考试毕业论文 出“喂狗”信号，WDO跳变为低电平，由于MR端有一个内部250mA的上拉电流，D导通MR获得有效低电平，RESET端输出复位脉冲，单片机复位，看门狗定时器清零，WDO又恢复成高电平。 （4）手动复位：如果需要对系统进行手动复位，只要按下手动复位按钮，就能对系统进行有效的复位。 3.2 分控制器的电路设计 分控制器采用低档型的AT89C2051单片机作为微处理器，AT89C2051也是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），兼容标准MCS-51指令系统，具有15线可编程I/O口，该单片机具有体积小、成本低、结构简单、性价比较高等特点。 分控制器系统的外围接口电路由晶振、实时时钟芯片、可控硅控制电路、零点检测电路、看门狗电路、通信接口电路等组成。分控制器系统的硬件电路原理图如图3.2所示。 +5VDS1302VCC1VCC23.6VBATTERY89C20511234530pF12MHzRSTX1X2GND20pF32.768KHz+5VVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1/AIN1P1.0/AIN0P3.720191817161514131211+5V100ΩSCLKI/ORST/VppRXD/P3.0TXD/P3.1XTAL2XTAL1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5GND20pF+5V+5V1.5KΩD3+220nFVCC+5V3LM7805VOGND2220nFVI1678910DD110VD2~220V30pF-LM311D41KΩ1246MOC3021330Ω+5VWDORESETGNDMRVCCWDI7404BT131330Ω39Ω~220V0.01uFMAX813L 图3.2 分控制器系统的硬件电路原理图 15

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