基于单片机有线照明控制系统的硬件设计研究

2014-04-29郭任于诗淼郭春言

电脑迷 2014年13期

郭任　于诗淼　郭春言

摘要电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机技术的广泛应用。单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。基于单片机的照明控制系统设计主要包括硬件和软件两大部分，本文针对硬件系统，从系统设计要点、系统的结构、系统性能指标等三方面对所研究的照明控制系统的设计框架和性能进行了阐述。

关键词单片机系统硬件设计

中图分类号：TP3 文献标识码：A

1系统概述

单片机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。

单片机由硬件系统与软件系统组成。硬件系统是指构成微机系统的实体与装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。其中运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元CPU，是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器、输入/输出（Input/Output，简称I/O）接口电路以及外部设备即构成单片机的硬件系统。软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称，人们通过它对微机进行控制并与微机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。软件系统与硬件系统共同构成完整的单片微型计算机系统，两者相辅相成，缺一不可。

2系统设计要点

基于单片机的照明控制硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。

在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。

3系统的结构

系统的结构主要由三部分组成：上位机系统；下位机系统；通信系统。这三部分共同完成了主控制器通过有线、无线通信方式与分控制器进行信息交换，达到控制照明灯具的目的。有线通信系统的结构框图如下图所示。

该多机通信系统采用RS-485半双工主从式通信系统，主机可以发送数据或命令到从机，从机主要负责对分布的照明灯具进行控制，用中断的方式接收主机发来的命令或数据并做出回应。

系统的主控制器通过RS-485总线或无线数传模块将数据或命令发送给分控制器，同时将信息送给数码显示单元进行显示，并有看门狗电路对运行程序进行有效监视。

分控制器接收主控制器的发来的数据和命令，通过可控硅电路对照明灯具进行开关、亮度控制，并且利用实时时钟芯片对照明灯具进行定时开关控制。

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。

4系统性能指标

（1）照明启停控制系统。照明启停控制系统包括：全开、全关、单独开、单独关。

（2）照明亮度控制系统。照明亮度控制系统包括：全部亮度调节和单独亮度调节。

（3）定时控制系统。定时控制系统包括：对全部照明灯进行定时控制和对每个照明灯进行定时控制。

5结语

照明控制系统的设计要从硬件着手，在绘制出正确的电路图后，再按功能要求编制出相应的软件程序，最终要达到所要求的性能指标。