室内智能照明控制系统电路设计方案

1、室内智能照明控制系统电路设计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

2、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ATMEI公司的高密度、非易失性存储技术生产， 兼容标准MC& 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

3、n»F17TFt5VSPC5LPl.0 Pl.Pl .2Pl .3Pl .4Pl .5 Pl.fiPl .7 丽 itm11TOEA/VJT皿口XTAL2RESETWRGNDTO 应REST VCCJ4d/TI JUDI5TKQX4G2B VCC?iL513d2310 T" P 40yrRXDGNA E c c 旺旺LTO123JA567 012 3 4567 V0PO.FO.PO.KI .PO.PO.囲.po.AEc VC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

4、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，接收灵敏度可达士 200mV大大提高了通信距离， 在1OOK 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。

5、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。1iC5Pl 07CCPl 1PO.Opl 2POJPI 3PQ.2Pl 4P03Pl 5P0.4Pl.6P0.5Pl 7P0.6htTP0.1INTOP2.0T1P2L P22TOP23EA/VPPP2A7TALP2.5P2.6XTAL2P2.7RESETRXDELLT!QWR.ALEPGNDPSEN2810TT2123FFFTT31Isg2216405. IKS5.1KSJILK21-4A

6、+5V塔MAX485RE B33K21202L2V Q 平TV5.1KAILP521-4C5 1KS2+5V T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卩A,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

7、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MAX48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MAX48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120Q的电阻。J_EST/VppTOC曲5環D砂Pl 7T4Pl.C丁KTAL2Pl 517XTAL1Pl .416IN7SP32Pl J1571 丽P1J14g

8、TO0.4Pl. 1 曲INI13in¥T1/M5P1.WAINCw11GHDK.78QC2051TLPS214C| J.lKfi+5V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勺工 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

9、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. 009. 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Tl）公司生 产的，它采用CMO工艺，具有自动采样和保持

10、，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（士）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ADC080/0808）相比，其单片机的接口 电路简单，占用I /O口资源少。+12VK21D2I和+ 12VREF+CLOCKTLC1549：1".OUTREF-CSN1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