用单片机实现光照度的PID调节(6)

天津职业技术师范大学2010届本科生毕业设计（论文）

子程序入口初始化查表取段码段码送驱动显示位码送译码器选通低位数码管显示缓冲区左移数字是否显示完Y关显示N返回 图 LED数码显示程序流程图

4.2启停控制程序设计

照明的启停控制主要是由主控制器发出指令，通过RS485通信方式或无线数传方式控制全部或部分分控制器所控制照明灯具的启停，因此照明启停控制程序由两部分组成，即全部启停控制与单独启停控制两部分。

4.2.1 全部启停控制程序设计

全部照明启停控制系统是利用主控制器上的开、关按键来控制全部照明灯的启停，控制命令是通过串口通信方式传达到分控制器，分控制器再依据命令向P3.7口输出高低电平，来达到控制灯泡亮和灭的目的。

在这个多机系统中采用的是主从式通信方式，主机即主控制器处于主导和支配地位，从机即分控制器一般以中断方式来接收和发送数据。在主从式多机系统中主机发送的信息可以传送到所有的从机或指定的从机，在这里是要发送给所有的从机，来控制照明灯的启停。在本系统中采用广播式命令，不需要从机返回信息，从机之间也不能直接通信。主机由AT89C51单片机充当，从机为AT89C2051单片机。主机与从机的数据通信波特率定为9600波特，每个从机都有唯一的地址号，用来区分各从机。单片机的数据通信由串口完成，定时器T1为波特发生器，数据传送格式为1位起始位，8位数据位，1位停止位，1位可编程位（TB8）。

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工作方式：定时器T1设置为方式2，串口设置为工作方式3。

本系统的通信原理为：从机在建立与主机通信之前所有分机的SM2都置1，即随时处于对通信线路监听的状态，只能收到主机发送来的机号信息。主机向从机发送广播地址信息时，广播地址为00H，所有分机都接收到广播地址信息，然后进入正常通信状态，清除SM2位，开始接收主机发送来的命令。从机收到的命令是开灯时，向P3.7口输出高电平，打开MOC3021驱动双向可控硅，从而就点亮了灯泡；同理，如果收到的命令是关灯时，向P3.7口输出低电平，封闭MOC3021使双向可控硅截止，也就达到了关闭灯泡的目的。该系统的主机和从机的控制程序流程图如图和图所示。

开始初始化调用键盘扫描子程序有键按下吗Y取键值N发送数据给从机 图 全部启停控制主机程序流程图

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中断程序入口初始化接收主机发送的地址N地址是00H吗Y接收主机发送的数据是打开命令吗N是关闭命令吗NY向P3.7口输出高电平Y向P3.7口输出低电平返回

图 全部启停控制从机程序流程图

4.2.2 单独启停控制程序设计

单独照明启停控制系统是通过主机发送给指定的从机命令信息，来实现照明灯的启停控制。主机首先发送从机地址，被叫到的从机向主机发送本机地址，然后主机向从机传送数据，从机根据接收的数据信息执行相应的命令。单片机的工作方式同全部照明启停控制系统。其具体的工作过程是：所有的从机在通信之前都把SM2位置1，随时处于侦听状态。当主机发送从机的地址信息时，每帧数据的第9位都为1，所有从机都接收到地址信息，然后判断主机是否呼叫本机。如果呼叫本机则进入正式通信状态，清除SM2，并把本机地址号发送给主机作为应答，然后才开始接收主机发送来的信息。而其它从机由于地址号不符，他们的SM2位仍然为1，仍处于侦听状态，无法接收主机发送来的数据信息。主机收到从机发送来的回应信息后，比较主机已发送的地址号与刚接收的地址号是否相符，如果不符，则发出错误信息；如果相符，则正式发送数据信息，这时发送的每帧的第9位都为0。只有SM2=0的从机才能接收到主机发送的信息。从机根据命令执行相应的动作，如果为打开命令，则输出高电平驱动可控硅动作，开启照明灯；如果为关闭命令，则输出低电平使可控硅截止，停掉照明灯。该系统的主

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机和从机控制程序流程图分别如图与图所示。

开始初始化调用键盘扫描子程序有键按下吗Y取键值N发送地址给从机接收从机返回的地址N两个地址相符吗Y发送数据给从机送显错误信息“0E”返回 图 单独启停控制主机程序流程图

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中断程序入口初始化接收主机发送的地址N与本机地址相符吗Y向主机发送本机地址接收主机发送的数据是打开命令吗N是关闭命令吗NY向P3.7口输出高电平Y向P3.7口输出低电平返回

图 单独启停控制从机程序流程图

4.3 光照强度PID调节程序设计

光照强度调节系统是利用主控制器键盘上的增值与减值键，通过串口通信方式来控制分控制器所控制的照明灯的光照强度。在这里对于灯泡光照强度的调节是通过PWM方式来进行的，分控制器选用的是AT89C2051单片机，这种单片机本身没有PWM输出，只能通过软件方法实现。在一定频率的方波中，调整高电平和低电平的占空比，即可实现。假设把一个周期分为10个时间等份，如果方波中的高低电平占空比是1:9，这时就是一个比较暗的光照强度，如果占空比是5:5，就是一个中间光照强度，如果高低电平占空比是9:1，这时就是一个比较亮的光照强度，高低电平占空比为0:10时，灯泡是灭的，高低电平占空比为10:0时，灯泡最亮。在进行实验中，将定时器1的溢出定为1/20000秒，每10次脉冲输出一个2KHz频率。这每10次脉冲再用来控制高低电平的10个比值。这样，在每个1/2000秒的方波周期中，都可以改变方波的输出占空比，从而控制灯泡的10个光照强度级别。在主控制器键盘上每次按增值与减值键改变占空比的值就可以控制灯泡的光照强度。

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