基于单片机的灯光控制系统设计

基于单片机的灯光控制系统设计内容摘要：

别被按键的行、列位置。 如图 6）： P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39T11589 C 51I N T 012R E S E T9RD17WR16E A / V P P31A L E / P30P S E N29V C C40GND20P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7abcdefgABCD744710 0Ω 7 D4A 10 15 4RBIRBOLTGNDV C C30pF30pF1 2 M H zD3 D2 D1V C C+ 5 VABCV C CG 2 AG 2 BY0Y1Y2Y3 K Ω 47 4 L S 1 3 8W D OR E S E TW D IMRV C CGNDM A X 8 1 3 L+ 5V+ 5V1 2 3 45 6 7 89 0 开 关确认定时↓↑+ 5VＤ 计算机 控制技术 课程设计 13 图 6） 键盘的 硬件电路原理图 LED 数码显示接口 设计 数码显示与驱动电路由 74LS138 译码器、 7447 TTL BCD7 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 ～ 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 、 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。 如图 7）： 图 7） 数码显示与驱动电路 原理图 计算机 控制技术 课程设计 14 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 的接口电路附录 所示。 MR 与 WDO 经过一个二极管连接起来，WDI 接单片机的 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 ，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 +， 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 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。 如图 8） 图 8） 看门狗 电路 原理图 分控制器电路的 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 计算机 控制技术 课程设计 15 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 MCS51 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。 分控制器系统的硬件电路 如下： 图 9）分控制器系统的硬件电路 AT89C2051 单片机 共有二十个引脚。 P1 口 8 个引角，准双向端口。 P3 口 7个引角，准双向端口，并且每个端口都可复用， 、 的串行通迅功能，、 的中断输入功能， 、 的定时器输入功能。 根据各引角功能及本设计要求，将其接口电路设计如下： RS485通信电路 设计 C 2 0 5 1 计算机 控制技术 课程设计 16 在各种分布式集散控制系统中，往往采用一台单片机作为主机，多个单片机作为从机，主机控制整个系统的运行；从机采集信号，实现现场控制；主机和从机之间通过总线相连，如图 10） 所示。 主机通过 TXD 向各个从机（点到点）或多个从机（广播）发送信息，而各个从机也可以向主机发送信息，但从机之间不能自由通信，其必须通过主机进行信息传递。 图 10） 多机通信时，单片机的串行口只能工作在方式 3。 此时单片机发送或接收的一帧信息都是 11 位， 1 位起始位、 9 位数据位、 1 位停止位，其中第 9 位数据发送或接收是通过 TB8 或 RB8 实现的。 当主机发送地址信息时，使 TB8=1，所有 SM2=1 的从机都将产生中断，接收此地址信息进行比较，其中被主机呼叫的从机的 SM2 位被清“ 0”；主机发送数据信息时，使 TB8=0，仅有 SM2=0 的从机才将产生中断，接收主机发来的命令或数据信息，其余从机不予理睬。 本系统的有线通信方式采用 RS485 总线 进行通信。 在这里使用的是主从式通信方式，主机由主控制器充当，从机为分控制器。 主机处于主导和支配地位，从机以中断方式接收和发送数据，主机发送的信息可以传送到所有的从机或指定的从机，从机 发送的信息只能为主机接收，从机之间不能直接通信。 主机与从机的通信电路图分别如图 11） 与图 12） 所示。 图 11）主机通信电路图 主机 RXD TXD RXD TXD 从机 1 RXD TXD RXD TXD 从机 n „„ ROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78I N T 113R X D10T X D11X T A L 218X T A L 119T014P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039T1158 9 C 5 1I N T 012R E S E T9RD17WR16E A / V P P31A L E / P30P S E N29V C C40GND20T L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K ΩROREDEDI GNDABV C CT L P 5 2 1 4 A5 . 1 K ΩT L P 5 2 1 4 BT L P 5 2 1 4 C+ 5V+ 5V5 . 1 K Ω 5 . 1 K Ω 470Ω+ 5V3 . 3 K Ω3 . 3 K Ω120Ω20Ω20Ω12V7V12V7VM A X 4 8 55 . 1 K Ω5 . 1 K ΩR S T / V pp1R X D / P 3. 02T X D / P 3. 13X T A L 24X T A L 15I N T 0/ P 3. 26I N T 1/ P 3. 37T 0/ P 3. 48T 1/ P 3. 59GND10V C C20P 1. 719P 1. 618P 1. 517P 1. 416P 1. 315P 1. 214P 1. 1/ A I N 113P 1. 0/ A I N 012P 3. 71189 C 20 51 计算机 控制技术 课程设计 17 图 12）从机通信电路图 主机与从机选用的 RS485通信收发器芯片为 MAX485，它是 MAXIM公司生产的用于 RS 485通信的低功率收发器件， 采用单一电源 +5 V工作，额定电流为 300 μ A，采用半双工通 信 方式。 它完成将 TTL电平转换为 RS485电平的功能。 信号采集电路设计 信号采集电路设计包括光信号取样电路的设计和人体信 号采集电路的设计。 光信号取样电路设计 光信号取样电路 如图 13） 所示，图中主要由光信号采集电路和 A/D 模数转换电路组成，其中模数转换是电路的核心。 信号 经过采集送入 A/D 转换电路，通过单片机处理后，最终作为系统应用程序进行开关灯判断的依据。 在本次设计中选用了带串行控制的 10 位模数转换器 TLC1549，它是由德州仪器（ Texas Instruments 简写为 TI）公司生产的，它采用 CMOS 工艺，具有自动采样和保持，采用差分基准电压高阻抗输入，抗干扰性能好，可按比例量程校准转换范围，总不可调整误差 达到 (177。 )1LSB Max，芯片体积小等特点。 同时它采用了 Microwire 串行接口方式，故引脚少，接口方便灵活。 与传统的并行方式接口 A/D 转换器（例 ADC0809/0808）相比，其单片机的接口电路简单，占用 I/O 口资源少。 计算机 控制技术 课程设计 18 图 13）光信号取样电路 TLC1549 的接口设计 TLC1549采用了 Microwire串行接口方式，其接口 如图 14） 所示， 在芯片选择（ CS）无效情况下， I/O CLOCK最初被禁止且 DATA OUT处于高阻状态。 当串行。