首页 > 嵌入式电路图 > 综合电路

随着电子技术的飞速发展,基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业,微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心,代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟,也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理,提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术,利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。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。

 

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1所示。

 

1.jpg

图1 主控制器系统的硬件电路原理图

RS485通信电路的设计

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2-4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。

本系统的有线通信方式采用RS485总线进行通信,RS485标准支持半双工通信,只需三根线就可以进行数据的发送和接收,同时具有抑制共模干扰的能力,接收灵敏度可达±200mV,大大提高了通信距离,在100K bps速率下通信距离可达1200m,如果通信距离缩短,最大速率可达10M bps。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2与图3所示。

 

2.jpg

图2 主机通信电路图

从机通信与光信号取样电路设计

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RS485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 μA,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。MAX485芯片内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端,与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可;RE和DE端分别为接收和发送的使能端,当RE端为逻辑0时,器件处于接收状态;当DE端为逻辑1时,器件处于发送状态,因为MAX485工作在半双工状态,所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可,主机与从机分别使用P2.6与P1.0脚进行控制;A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时,代表发送的数据为1;当A的电平低于B端时,代表发送的数据为0。在进行通信时只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻,这里选用120Ω的电阻。

 

3.jpg

图3从机通信电路图

为了提高系统的抗干扰能力,采用光电耦合器TLP521对通信系统进行光电隔离。从机使用单片机的P1.0控制通信收发器MAX485的工作状态,平时置P1.0为低电平,使从机串行口处于侦听状态。当有串行中断产生时判别是否是本机号,若为本机地址则置P1.0为高电平,发送应答信息,然后再置P1.0为低电平接收控制指令,继续保持P1.0为低电平,使串行收发器处于接收状态;若不是本机地址,使P1.0为低电平,使串行收发器处于接收侦听状态。

光信号取样电路

光信号取样电路如图4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。 A/D转换器的位数应根据信号的测量范围和精度来选择,使其有足够的数据长度,保证最大量化误差在设计要求的精度范围内。本系统中,信号的测量范围的电压:0.00—9.99V,精度0.01V。 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(±)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。

 

4.jpg

图4光信号取样电路

本文基于AT89C2051单片机的智能照明控制系统的设计原理与实现方法。首先根据设计要求用Protel DXP软件绘制出原理图,然后依据原理图选择元器件,在实验板上布置元器件并连接线路,对硬件电路进行测试,检查串行口是否选错,测量电源是否正常,复位电平是否正确,单片机是否起振等等。由于此设计是在相对理想的情况下设计,在实际应用时,需把灯光控制系统和放映设备电源分开。当应用于其他工作场所时,可根据实际需要添加或者减少部分模块,如在道路使用时,则不需要时间控制电路;在室内使用时,还可以添加无线模块,方便控制。

换一批

延伸阅读

[新鲜事] 库克笑了,特朗普表示不会对中国组装的iPhone加征关税

库克笑了,特朗普表示不会对中国组装的iPhone加征关税

6月19日消息,据VentureBeat报道,随着美国计划对中国产品加征500亿美元关税,中美之间的贸易紧张局势继续升级,苹果担心中国将为其产品设置监管和出货障碍。苹果首席执行官蒂姆·库克(Tim Cook)正在与两国政......

关键字:特朗普 库克 iPhone

[新鲜事] 美国物理学家爆猛料:外星人已经对人类下手了

美国物理学家爆猛料:外星人已经对人类下手了

就在世人对外星人的存在还将信将疑的时候,美国75岁物理学家斯坦顿·弗里德曼(Stanton Friedman)声称,自己确信外星生物曾到访过地球,并且外星生物在地球上停留很长时间。外星人曾经还劫持过地球人去做实验,这些资料目前被美国政府扣押......

关键字:外星人

[新鲜事] 波士顿动力正在制造令人害怕的“机器狗军队”,明年出货1千台SpotMini机器人

波士顿动力正在制造令人害怕的“机器狗军队”,明年出货1千台SpotMini机器人

波士顿动力公司正在制造令人害怕的“机器狗军队”!目前,该公司表示,到2019年7月,将实现每年量产1000个紧凑型SpotMini机器人。SpotMini是公司研制多款机器狗中体型最小的,身高两英尺9英寸,重量66磅......

关键字:波士顿动力 机器人

[猎聘集] 重磅!程序猿月薪过7万,可以落户北京了

重磅!程序猿月薪过7万,可以落户北京了

这是北京“近十年最宽松的落户政策”!消息在北京创投圈激起了涟漪。这些年,北京几乎聚集了中国数量最多顶尖的创业公司和创投机构,从IDG资本、红杉中国、经纬创投到百度、京东、美团、今日头条….浩浩荡荡数十万人。这一纸新规有望让他们落地生根。......

关键字:程序猿 月薪 北京

[猎聘集] 复盘一次失败的技术面试后,我成功拿到了 5 个offer

复盘一次失败的技术面试后,我成功拿到了 5 个offer

对于开发者来说,找工作最难的莫过于技术面试。Fredrik Strand Oseberg在freeCodeCamp上发表了一篇文章,介绍了自己学习编程6个月后找工作获得5个offer的经历。......

关键字:技术面试 offer
条评论

我 要 评 论

网友评论

大家都爱看

  • 扇出型晶圆级封装的优势和挑战!

    我们有能力创造一些能保持前代性能并且更好更小的电子设备,例如今天的可穿戴设备、智能手机或平板电脑,这是由于很多因素超过摩尔定律而快速发展,从而能够从底层的嵌入组件发展到今天把它们封…

    2018-03-29
  • Xilinx推出革命性的新型自适应计算产品

    自适应和智能计算的全球领先企业赛灵思公司(Xilinx, Inc.,(NASDAQ:XLNX)),近日宣布推出一款超越FPGA功能的突破性新型产品,名为ACAP(Adaptive Compute Acceleration Platform,自适应计算加速…

    2018-03-20
  • 赛普拉斯为树莓派3 B+ IoT单板计算机提供强大稳定的无

    先进嵌入式系统解决方案的领导者赛普拉斯(纳斯达克代码:CY)近日宣布其Wi-Fi®和蓝牙®combo解决方案为全新的树莓派 3 B+(Raspberry Pi 3Model B+)IoT单板计算机提供强大稳定的无线连接…

    2018-03-20
  • 观看直播领红包,SEED-A10加速卡助力人工智能

    随着云服务器、云计算的发展,大家对硬件加速的需求越来越多,但是随着设备功耗的上升、性能需求越来越高,常规加速设备以及开始不能满足需求,因此FPGA逐渐在硬件加速中找到了自己的位置,而艾…

    2018-03-19
  • 特朗普:博通不得以任何形式收购高通

    白宫周一(3月12日)晚发出声明,川普(特朗普)总统出于“国家安全”考量、禁止新加坡博通公司(Broadcom)收购美国高通公司(Qualcomm)。

    2018-03-14