内容发布更新时间 : 2024/11/5 15:54:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1.3.2.3 下位机系统

分控制器硬件电路结构如图1-3所示。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。

图1-3 分控制器硬件电路结构框图

晶振可控硅控制电路AT89C2051人体信号采集电路时钟电路看门狗光信号采集电路室内灯光控制系统可以根据作息时间、气候、人体等因素全天候自动模糊控制室内照明电器的开和关。做到光线暗时开灯，雨天阴天时开灯，无人时关灯，光线亮时关灯，晴天时关灯，休息时间关灯。在确保室内正常照明同时，可有效防止无人灯（无人时开灯）﹑无效灯（光线亮时开灯）、无限灯（休息时间开灯），从而达到节电目的。 根据上述要求，可以画出控制系统逻辑功能表，如表1-1所示。 关系如果假设：室内光线强度为A：光线强时A=1，光线弱时A=0；

人体信号为B：有人时B=1，无人时B=0； 作息时间为C：上课时C=1，休息时C=0； 电灯开关状态为D：合时D=1，断开时D=0。 则表1-1可以转化为表1-2。

由真值表可得出系统逻辑函数表达式为：D=A2B2C

表1-1 系统逻辑

信号 参数 室内光信号 自然光照度 强 强 人体信号 人体 无 无 有 有 无 无 有 有 时钟信号 作息时间 休息 上课 休息 上课 休息 上课 休息 上课 电灯的开关状态 断 断 断 断 断 断 断 合 逻 辑 状 态 强 强 弱 弱 弱 弱 表1-2 系统逻辑真值表 信号 参数 符号 逻 辑 状 态 室内光信号 自然光信号 A 1 1 1 1 0 0 0 0 人体信号 人体 B 0 0 1 1 0 0 1 1 时钟信号 作息时间 C 0 1 0 1 0 1 0 1 电灯的开光状况 D 0 0 0 0 0 0 0 1

2 硬件电路设计与实现

2.1 系统硬件总述

系统以单片微型计算机为核心外加多种接口电路组成，共有六个主要部分：AT89C51芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、时钟控制电路DS12887、输出控制电路、定时监视器电路，如图2-1所示。

A光敏管B人体探测CDS12887AT89C2051TLC1549从机1AC 220V电源电压输出继电器 串口驱动D开关输出 主机AT89C51键盘LED显示屏从机nAT89C2051 图2-1 系统硬件总述图

2.2 CPU性能介绍

本系统采用了ATMEL公司MCS-51系列单片机中的AT89C51芯片，它是低压高性能CMOS 8位微处理器，带有4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，15个I／O口线，两个16位定时／计数器，—个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口。

2.3 主控制器电路设计

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2-2所示。

P1.01 2P1.13P1.24P1.3P1.4P1.5P1.6P1.789C5112345678131215143112MHz+5VVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RXDTXDALE/PPSEN403938373635+5V343332212223242526272810113029+5V7447VCCaAbBcCdDefRBIgRBOGNDLT 5 9 ↑ 6780开定时关确认↓P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7INT1INT0T1T0EA/VPPXTAL1XTAL2RESETRDWRGND+5V100Ω ×7D4D3D2D1A1015×44.7KΩ ×4VCC30pFABCG2AG2BY0Y1Y2Y3VCC 30pF19189171620ＤWDORESETGND74LS138MRVCCWDIMAX813L图2-2 主控制器系统的硬件电路原理图

2.3.1 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434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。

2.3.2 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。 2.3.3 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2-2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。 2.4 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。