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智能单片机照明控制装置.rar

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    智能 单片机 照明 控制 装置
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    科技学院 2011 届本科毕业论文智能单片机照明控制装置学科专业: 电子信息工程 指导教师: 马光喜 学生姓名: 邹晓青 学生学号: 072004110512 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月科技学院毕业论文 第 I 页目录智能单片机照明控制装置 ....................................................1目录 ......................................................................I摘要 ....................................................................IIIIntelligent lighting control device microcontroller ......................IVAbstract .................................................................IV第一章 绪论 ..............................................................11.1前言 ...............................................................11.2 单片机的应用 .......................................................11.3 课题研究意义 .......................................................2第二章 芯片选用说明 ......................................................32.1 控制器芯片的选择 ...................................................32.2 AT89C2051的主要特性 ...............................................32.2.1 引脚功能说明 .................................................32.3 AT89C51的主要特性 .................................................42.3.1 AT89C51的引脚功能 ............................................5第三章 系统硬件设计 .....................................................93.1 主控制器的电路设计 .................................................93.1.1 键盘的接口设计 ...............................................93.1.2 LED数码显示的接口设计 .......................................103.1.3 看门狗监控电路的设计 ........................................103.2 分控制器的电路设计 ................................................103.2.1 时钟芯片的接口设计 ..........................................113.2.2 零点检测与可控硅控制电路的设计 ..............................123.3 RS485通信电路的设计 ..............................................133.4 无线数传电路的设计 ................................................153.4.1 无线数传电路的连接 ..........................................153.4.2 SRWF—1模块的特性 ...........................................16科技学院毕业论文 第 II 页第四章 软件设计 ..........................................................184.1单片机的算法实现 ..................................................184.2 人机交互程序设计 ..................................................184.2.1 键盘扫描程序设计 ............................................194.2.2 LED数码显示程序设计 .........................................204.3 照明启停控制程序设计 ..............................................214.3.1 全部启停控制程序设计 ........................................214.3.2 单独启停控制程序设计 ........................................234.4照明亮度控制程序设计 ..............................................254.4.1 全部亮度控制程序设计 ........................................264.4.2 单独亮度控制程序设计 ........................................274.5 照明定时控制程设计 ................................................284.5.1 全部定时控制程序设计 ........................................284.5.2 单独定时控制程序设计 ........................................294.6 RS485通信程序设计 ................................................304.6.1 主机部分通信程序设计 .......................................314.6.2 从机部分通信程序设计 ........................................324.7 无线数传通信程序设计 ..............................................33第五章 结束语 ............................................................34参考文献: ...............................................................35致谢 .....................................................................36附录:程序 ...............................................................37I.串行通信程序 .......................................................37(1)主机部分 .........................................................37(2)从机部分 ...........................................................41II.照明亮度控制程序 ...................................................45(1)主机部分 .........................................................45(2)从机部分 .........................................................48诚信承诺书 ...............................................................52科技学院毕业论文 第 III 页智能单片机照明控制装置摘要随着全球的电子技术迅猛发展,单片机技术已经渗入到航天、工业、国防、日常生活、农业等不同领域,成为当前世界科技现代化必不可缺的重要工具和强有力的武器。利用单片机作为嵌入式控制系统的核心与主体,取代了传统控制系统的常规电子线路。与此同时,照明智能化的发展和成熟,为基于单片机照明控制系统的应用和普及奠定了扎实的基础。也因为如此,能源被大量使用,出现一系列能源荒。电能就是其中之一。目前,多数的照明灯具经常出现没有及时开关的现象,从而造成大量的能源浪费和使用上的不便。因此常常彻夜灯火通明,这不仅导致照明的用电量急剧增加,在某种程度上也造成了光污染。所以寻找降低能耗、节约能源的途径也已经成为照明设计的首要内容。文中提出了一种照明的无线、有线控制方式设计原理与实现方法,不仅可以实现照明灯的智能化控制,而且可以达到提高能源利用率和节省能源的目的。关键词:节能;LED ;单片机技术科技学院毕业论文 第 IV 页Intelligent lighting control device microcontrollerAbstractWith the rapid development of global electronic technology, single chip technology has infiltrated into the aerospace, industrial, defense, daily life, different areas of agriculture, become essential for world science and technology an important tool of modern and powerful weapons.Embedded control system using microcontroller as the core and the main body, replacing the traditional control system of conventional electronic circuits. At the same time, the development and maturity of intelligent lighting, lighting control system based on SCM application and popularization and laid a solid foundation.Because of this, energy is widely used, there was a series of energy shortage. Energy is one of them.Currently, the majority of the lighting switch is often not the phenomenon of time, resulting in a lot of energy waste and the use of the inconvenience.So he often brightly lit all night, which not only led to a sharp increase in electricity consumption of lighting, to some extent also caused light pollution.So find ways to reduce energy consumption, energy saving lighting design approach has become the primary content.In this paper, a lighting wireless, wired control design principles and implementation methods, not only can realize the intelligent control of lighting, but also to improve the energy efficiency and energy conservation purposes.Key Words:Energy,SCM technology,LED科技学院毕业论文 第 1 页第一章 绪论1.1 前言21 世 纪 以 来 , 随 着 社 会 科 技 的 突 飞 猛 进 和 经 济 的 大 踏 步 前 进 , 我 国 的 城 市 建 设也 得 到 快 速 的 发 展 , 楼 宇 的 照 明 水 平 得 到 很 大 的 提 高 , 照 明 的 质 量 和 数 量 两 个 方 面都 有 非 常 显 著 的 提 高 与 变 化 。 人 们 在 研 究 照 明 环 境 的 个 性 化 、 节 能 、 舒 适 性 、 安 全性 等 等 方 面 都 日 趋 完 美 。 尤 其 是 老 百 姓 的 生 活 水 平 都 步 入 了 小 康 行 列 , 都 希 望 享 受到 高 端 科 技 带 来 的 美 好 生 活 。 而 且 楼 宇 中 人 工 光 环 境 对 于 满 足 人 们 的 学 习 、 娱 乐 、工 作 还 有 生 活 方 面 都 有 着 重 要 的 意 义 。传 统 的 照 明 控 制 系 统 是 由 照 明 配 电 箱 通 过 人 为 手 动 开 关 进 行 控 制 照 明 灯 具 的 亮灭 , 还 有 就 以 通 过 回 路 中 串 入 接 触 器 , 实 现 远 程 控 制 。 现 在 出 现 的 楼 宇 自 控 系 统 是由 电 气 触 点 去 实 现 区 域 控 制 、 中 央 监 控 、 定 时 通 断 等 功 能 。 因 为 照 明 控 制 系 统 在 楼宇 自 控 系 统 中 不 是 一 个 独 立 系 统 , 同 时 控 制 功 能 简 单 , 所 以 在 使 用 上 有 一 定 的 限 制性 。 如 果 楼 宇 自 控 系 统 出 现 故 障 时 , 照 明 系 统 也 会 受 到 相 应 的 影 响 。 不 过 随 着 数 字化 技 术 与 微 电 子 技 术 的 发 展 , 研 究 开 发 出 了 智 能 化 水 平 更 高 一 筹 的 专 业 照 明 控 制 的独 立 系 统 , 因 此 可 以 起 到 提 高 照 明 质 量 、 节 约 能 源 、 延 长 灯 具 寿 命 的 作 用 。 根 据 使用 者 的 经 验 , 这 不 仅 仅 使 得 照 明 管 理 与 设 备 的 维 修 变 得 简 单 , 而 且 费 用 也 降 低 不 少 。最 主 要 的 优 点 是 对 提 高 工 作 效 率 和 环 境 的 改 善 都 有 非 常 好 的 效 果 。 这 一 研 究 得 到 了广 泛 的 认 可 。1.2 单片机的应用目 前 单 片 机 渗 透 到 我 们 生 活 的 不 同 领 域 , 几 乎 很 难 找 到 哪 个 领 域 没 有 单 片 机 的踪 迹 。 它 为 电 子 技 术 和 微 型 计 算 机 的 快 速 发 展 起 到 越 来 越 重 要 的 作 用 。单 片 机 比 专 用 处 理 器 更 适 合 应 用 于 嵌入式系统, 因 此 它 得 到 了 最 多 的 应 用 。 事实 上 单 片 机 是 世 界 上 数 量 最 多 的 计算机。 现 代 人 类 生 活 中 所 用 的 几 乎 每 件 电 子 和 机械 产 品 中 都 会 集 成 有 单 片 机 。 手 机 、 电 话 、 计算器、 家 用 电 器 、 电 子 玩 具 、 掌上电脑以 及 鼠 标 等 电 脑 配 件 中 都 配 有 1-2 部 单 片 机 。 而 个人电脑中 也 会 有 为 数 不 少 的单 片 机 在 工 作 。 汽车上 一 般 配 备 40 多 部 单 片 机 , 复 杂 的 工 业 控 制 系 统 上 甚 至 可 能科技学院毕业论文 第 2 页有 数 百 台 单 片 机 在 同 时 工 作 ! 单 片 机 的 数 量 不 仅 远 超 过 PC 机 和 其 他 计 算 的 总 和 ,甚 至 比 人 类 的 数 量 还 要 多 。单 片 机 是 由 软 件 系 统 和 硬 件 系 统 两 大 部 分 组 成 。 软 件 系 统 是 微 机 系 统 所 使 用 各种 程 序 的 总 称 , 人 们 利 用 它 对 微 机 进 行 控 制 并 且 与 微 机 系 统 进 行 信 息 的 交 换 , 以 达到 人 们 想 要 它 完 成 的 预 定 任 务 。 硬 件 系 统 是 指 采 用 超 大 规 模 集 成 电 路 技 术 把 具 有数 据 处 理 能 力 的 中 央 处 理 器 CPU 随 机 存 储 器 RAM、 只 读 存 储 器 ROM、 多 种 I/O口 和 中 断 系 统 、 定 时 器 /计 时 器 等 功 能 集 成 到 一 块 芯 片 上 构 成 的 一 个 小 而 完 善 的 计算 机 系 统 。 软 件 系 统 和 硬 件 系 统 共 同 构 成 一 个 完 整 的 单 片 机 微 型 计 算 机 系 统 , 这 两个 系 统 缺 一 不 可 。1.3 课题研究意义科 学 技 术 的 飞 跃 进 步 带 动 了 产 品 的 智 能 化 , 单 片 机 的 应 用 更 加 推 进 了 发 展 的 步伐 , 它 的 应 用 领 域 日 益 广 泛 , 已 经 远 远 超 出 了 计 算 机 科 学 的 领 域 。 小 到 玩 具 、 信 用卡 , 大 到 航 天 器 、 机 器 人 , 从 过 程 控 制 、 模 糊 控 制 、 实 现 数 据 采 集 等 智 能 系 统 到 人们 的 日 常 生 活 , 到 处 都 离 不 开 单 片 机 , 本 次 设 计 正 是 单 片 机 的 一 个 典 型 应 用 。 而 此设 计 可 以 通 过 实 现 智 能 照 明 控 制 , 通 过 对 周 围 环 境 的 检 测 , 由 单 片 机 来 控 制 其 反 应情 况 , 使 其 变 得 智 能 化 , 使 人 的 手 解 放 出 来 , 此 系 统 还 可 以 应 用 到 道 路 检 测 , 安 全巡 逻 中 , 能 满 足 社 会 的 需 要 , 带 来 生 活 中 更 多 的 便 捷 。科技学院毕业论文 第 3 页第二章 芯片选用说明2.1 控制器芯片的选择智能化控制芯片中,单片机凭其体积小、封装形式简所有LED熄灭 单、易于焊接、功能齐全、功耗较小等优点不失为最佳选择 。利用单片机完全可以实现路灯亮度的自动调节并能达到节省能源的目的,并且一旦开机就可以智能地持续工作,减少了工作人员的维护量。2.2 AT89C2051 的主要特性先介绍本系统中的核心器件AT89C2051。它是一带有2K 字节闪速可编程可擦除只读存储器的低压、高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS-51 指令集和引脚结构兼容。ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。AT89C2051提供以下标准功能:2K字节闪速存储器, 128字节RAM ,15根I/O引线,两个16位定时器/计数器,六个中断源,一个全双工串行口,一精密模拟比较器以及片内振荡器和时钟电路。此外,AT89C2051是用可降到0频率的静态逻辑操作设计的并支持两种可选的软件节电工作方式。空闲方式停止CPU工作但允许RAM,定时器/计数器,串行口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止所有其它部件的工作直到下一个硬件复位。2.2.1 引脚功能说明AT89C2051共有20条引脚,详见下图2.1所示:图 2.1 AT89C2051 引脚图各引脚功能如下:科技学院毕业论文 第 4 页RST(Pin1):复位输入。 RST一旦变成高电平所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。OSC2(Pin4):作为振荡器反相放大器的输出。OSC1(Pin5):作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。GND(Pin10):地。VCC(Pin20):电源电压。P1口(Pin12~Pin19):P1口是一8位双向I/O口。口引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1 )。P3口:是带有内部上拉电阻的双向I/O口。它还用于实现 AT89C2051的其它特殊功能。P3.0为串行输入端口P3.1为串行输出端口P3.2为外中断 0 P3.3为外中断 1 P3.4为定时器 0外部输入 P3.5为定时器 1外部输入2.3 AT89C51 的主要特性AT89C51单片机是美国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F1 h只读程序存储器和 128b~es的随机数据存储器(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 一51指令系统。功能强大的AT89C51单片机可为用户提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。其主要特性为:(1)与MCS一5l 兼容。(2)4K字节可编程闪烁存储器。(3)寿命:1000 写/擦循环。(4)数据保留时间:10年。科技学院毕业论文 第 5 页(5)全静态工作:OHz 一24Hz。(6)三级程序存储器锁定。(7)128×8位内部 RAM。(8)32可编程I/O线。(9)两个16位定时器/计数器。(10)5个中断源。(11)可编程串行通道。(12)低功耗的闲置和掉电模式。(13)片内振荡器和时钟电路。因此本文选择AT89C51作为整个路灯系统的控制器,不仅可以达到物美价廉,经济实用的目的,而且它的反复可擦除特性保证了用户可以根据实际情况多次修改程序,实现不同环境下的智能控制 。2.3.1 AT89C51 的引脚功能XTAL218XTAL119ALE30E31PSN29RST9P0./AD0390.1/138P0.2/AD2370.3/336P0.4/AD4350.5/534P0.6/AD630.7/732P1.011.2P1.231.34P1.451.56P1.671.78P3.0/RXD103.1/T 1P3.2/INT0123./IT113P3.4/T014P3.7/RD173.6/W163.5/T115P2.7/A1528P2.0/A8212.1/92P2./A10232.3/124P2.4/A12252.5/13262.6/1427U4AT89C51vc图2.2 AT89C51引脚图1.AT89C51 内部功能图:
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