基于單片機有線照明控制系統(tǒng)的硬件設計研究

郭任　于詩淼　郭春言

摘 要 電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，促進了微型計算機技術(shù)的廣泛應用。單片機（單片微型計算機）的應用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個部門和領域，它起到了越來越重要的作用。基于單片機的照明控制系統(tǒng)設計主要包括硬件和軟件兩大部分， 本文針對硬件系統(tǒng)，從系統(tǒng)設計要點、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能指標等三方面對所研究的照明控制系統(tǒng)的設計框架和性能進行了闡述。

關鍵詞 單片機 系統(tǒng) 硬件設計

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

1系統(tǒng)概述

單片機就是將中央處理單元、存儲器、定時/計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺計算機。它已成為工業(yè)控制領域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機。

單片機由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和輸出設備等組成。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元CPU，是微機的核心部件。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入/輸出（Input/Output，簡稱I/O）接口電路以及外部設備即構(gòu)成單片機的硬件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微機進行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微機按照人的意圖完成預定的任務。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計算機系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。

2系統(tǒng)設計要點

基于單片機的照明控制硬件設計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調(diào)試、測試，以達到設計要求。

在系統(tǒng)設計中設計方法的選用是系統(tǒng)設計能否成功的關鍵。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設計方法，該方法保證設計電路的標準化、模塊化。硬件電路的設計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的外圍芯片，使所設計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。硬件電路設計還包括輸入輸出接口設計，畫出詳細電路圖，標出芯片的型號、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機上進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設計不當及時修改，最終達到設計目的。

3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：上位機系統(tǒng)；下位機系統(tǒng)；通信系統(tǒng)。這三部分共同完成了主控制器通過有線、無線通信方式與分控制器進行信息交換，達到控制照明燈具的目的。有線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。

該多機通信系統(tǒng)采用RS-485半雙工主從式通信系統(tǒng)，主機可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到從機，從機主要負責對分布的照明燈具進行控制，用中斷的方式接收主機發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)并做出回應。

系統(tǒng)的主控制器通過RS-485總線或無線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送給分控制器，同時將信息送給數(shù)碼顯示單元進行顯示，并有看門狗電路對運行程序進行有效監(jiān)視。

分控制器接收主控制器的發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令，通過可控硅電路對照明燈具進行開關、亮度控制，并且利用實時時鐘芯片對照明燈具進行定時開關控制。

系統(tǒng)在單片機的控制之下完成數(shù)據(jù)的通信、顯示，同時能夠控制照明燈具，其硬件電路只是系統(tǒng)的實施工具，大量的工作是由軟件來完成的。這些程序是系統(tǒng)的靈魂，是負責完成硬件電路實現(xiàn)功能和與用戶交互的橋梁，是維護系統(tǒng)正常工作的工具。

4系統(tǒng)性能指標

（1）照明啟?？刂葡到y(tǒng)。照明啟?？刂葡到y(tǒng)包括：全開、全關、單獨開、單獨關。

（2）照明亮度控制系統(tǒng)。照明亮度控制系統(tǒng)包括：全部亮度調(diào)節(jié)和單獨亮度調(diào)節(jié)。

（3）定時控制系統(tǒng)。定時控制系統(tǒng)包括：對全部照明燈進行定時控制和對每個照明燈進行定時控制。

5結(jié)語

照明控制系統(tǒng)的設計要從硬件著手，在繪制出正確的電路圖后，再按功能要求編制出相應的軟件程序，最終要達到所要求的性能指標。

參考文獻

[1] 王幸之、鐘愛琴等. AT89 系列單片機原理與接口技術(shù). 北京：北京航空航天大學出版社. 2005

[2] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用. 北京：北京航空航天大學出版社. 1996