張金美，王慶福（.淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安，3003；.遼寧行政學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)，06）

?

基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)研究

張金美1，王慶福2
（1.淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安，223003；2.遼寧行政學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)，110161）

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的電子線路逐漸被嵌入式控制系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)所取代。樓宇智能化系統(tǒng)的發(fā)展，也推動(dòng)了單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的發(fā)展。本文對(duì)單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等多方面提出了基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究方案。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；控制系統(tǒng)；照明；燈光亮度控制

0 引言

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，樓宇照明系統(tǒng)發(fā)展也很迅速，對(duì)人工照明的舒適性和節(jié)能性的要求越來(lái)越高，樓宇系統(tǒng)中的照明環(huán)境對(duì)于人們的生活和工作燈方面越來(lái)越重要。節(jié)約用電也成為照明燈具使用的一個(gè)重要的要求，智能的照明控制系統(tǒng)的研究是符合社會(huì)需要的。傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)照明通斷的控制是通過(guò)照明配電箱手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)來(lái)控制的，或者通過(guò)控制接觸器來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。樓宇控制系統(tǒng)對(duì)照明控制系統(tǒng)的照明區(qū)域控制是電氣觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采取中央控制和定時(shí)通電斷電控制的方法。在樓宇控制系統(tǒng)中的照明控制是不是獨(dú)立的，照明控制功能比較簡(jiǎn)單，存在一定的局限性。樓宇控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，照明控制系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足社會(huì)各個(gè)行業(yè)的要求，微機(jī)管理的智能電路系統(tǒng)，以智能技術(shù)為主要技術(shù)成為當(dāng)今主要的照明控制系統(tǒng)的。隨著智能化和微電子數(shù)字化的發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以節(jié)約能耗提高照明的質(zhì)量，照明控制系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，提高了工作效率，起到了環(huán)保的作用。以單片機(jī)技術(shù)為核心的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以使照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，控制器采用單片機(jī)作為核心，上位機(jī)是AT89c51，下位機(jī)是AT89c2051，連接周?chē)娐?，通信方式總線RS485作為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)燈具照明的智能控制。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的測(cè)量和控制技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，單片機(jī)已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域被廣泛使用。單片機(jī)是具有集成電路芯片的微型計(jì)算機(jī)，單片機(jī)把中央處理單元、存儲(chǔ)器和多種接口集成在電路芯片上。一個(gè)芯片可以構(gòu)成一臺(tái)計(jì)算機(jī)，單片機(jī)已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域被廣泛使用的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的構(gòu)成有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部門(mén)組成。硬件系統(tǒng)要采用性價(jià)比高的元器件，降低設(shè)計(jì)成本，軟件設(shè)計(jì)在對(duì)信號(hào)收集和處理上要采用多任務(wù)的形式，最終達(dá)到控制照明燈光的目的。硬件系統(tǒng)的組成有運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器輸入輸出接口電路等，微型計(jì)算機(jī)的實(shí)體設(shè)備都是硬件系統(tǒng)，中央處理單元式微型計(jì)算機(jī)的核心部分，是由運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)芯片上的。硬件系統(tǒng)是CPU和存儲(chǔ)器、輸出和輸入接口電路和外部設(shè)備構(gòu)成。軟件系統(tǒng)是微型計(jì)算機(jī)使用的所有應(yīng)用程序的總稱，軟件系統(tǒng)是人們控制微型計(jì)算機(jī)和與微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換處理的，人們控制微型計(jì)算機(jī)來(lái)完成自己的工作。單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩者關(guān)系緊密，缺一不可。

1 基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，根據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理，把硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)分開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電路原理圖的設(shè)計(jì)、元器件的選擇、線路圖的繪制等，硬件系統(tǒng)要按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行調(diào)試。軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括模塊流程圖設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言和工具的選擇、代碼的設(shè)計(jì)等，最后按照控制系統(tǒng)的功能需要對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法的選擇，在設(shè)計(jì)中，硬件系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)方法是結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化起到至關(guān)的重要作用。硬件電路的設(shè)計(jì)要依照經(jīng)濟(jì)和高性能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，選擇和單片機(jī)配套的外部芯片。硬件電路的設(shè)計(jì)，對(duì)芯片型號(hào)和元器件的參數(shù)值要標(biāo)注清楚、在設(shè)計(jì)前要把電路圖畫(huà)出來(lái)，在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，直到最后達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。軟件的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境有直接的聯(lián)系。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括上位機(jī)、下位機(jī)和通信系統(tǒng)。通過(guò)有線通信或者無(wú)線通信方式使主控制器和分控制器進(jìn)行信息交換，從而對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行控制。有線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用RS485半雙工主從式通信，主機(jī)發(fā)送命令到從機(jī)，從機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)分布點(diǎn)的照明燈具進(jìn)行控制，從機(jī)接受主機(jī)的命令并進(jìn)行回復(fù)是采用中斷的方式。無(wú)線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有主機(jī)控制器和分機(jī)控制器組成，主機(jī)控制器發(fā)送控制指令和數(shù)據(jù)信息，從機(jī)分控制器負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)和指令的接收，控制燈具的照明。系統(tǒng)的主控制器通過(guò)RS485或無(wú)線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)或者指令，數(shù)碼顯示單元可以顯示傳送的數(shù)據(jù)信息，看門(mén)狗對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行監(jiān)控。主控制器硬件電路如圖1所示。

圖1 主控制器硬件電路結(jié)構(gòu)圖

分控制器負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)和指令的接收，通過(guò)控制電路對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)和亮度的控制。系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信都是在單片機(jī)的作用下完成的，同時(shí)對(duì)照明燈具進(jìn)行控制，硬件系統(tǒng)是最基本的設(shè)備，控制系統(tǒng)的功能大多是通過(guò)軟件系統(tǒng)來(lái)完成的，系統(tǒng)的核心是程序，是實(shí)現(xiàn)硬件電路功能，并與用戶進(jìn)行交互的通道，可以維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)性能指標(biāo)和技術(shù)要求分析，照明開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)是全開(kāi)、單獨(dú)開(kāi)、全關(guān)、單獨(dú)關(guān)，照明亮度控制系統(tǒng)技術(shù)要求是單獨(dú)亮度調(diào)節(jié)和全部亮度調(diào)節(jié)，定時(shí)控制系統(tǒng)技術(shù)要求是對(duì)全部燈進(jìn)行定時(shí)控制和對(duì)每個(gè)燈進(jìn)行定時(shí)控制。

單片機(jī)照明控制系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)性能指標(biāo)要求三個(gè)方面進(jìn)行。基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用主控制器和分控制器組成方式，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要從硬件系統(tǒng)進(jìn)行，電路圖的繪制，然后按照電路圖功能要求編制軟件，最后達(dá)到性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。

2 總結(jié)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的照明控制系統(tǒng)，應(yīng)用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)要求?；趩纹瑱C(jī)的照明控制系統(tǒng)的研究是國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，照明系統(tǒng)的穩(wěn)定，節(jié)能，效率高都會(huì)給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)方便。

參考文獻(xiàn)

［1］范春輝，何廣平.DAC7714和中文液晶模塊與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)［J］；電測(cè)與儀表.2005年12期

［2］何乃味.基于Proteus軟件的單片機(jī)仿真教學(xué)［J］；安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2006年01期

作者簡(jiǎn)介

張金美（1980.01-），女（漢族），江蘇淮安人，碩士，講師，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)，控制工程

Research of lighting control system based on single chip microcomputer

Zhang Jinmei1，Wang Qingfu2
（1.Huaian vocational College of Information Technology，Huaian Jiangsu 223003，china；2.Liaoning Academy of Governance，Shenyang Liaoning 110161，China）

Abstract：Single chip microcomputer control system is widely used in industrial and agricultural fields，the traditional control system of the electronic circuit has gradually been replaced by the embedded control system of microcomputer.The development of intelligent building system has also promoted the development of lighting control system of single chip microcomputer.This paper makes a simple analysis of the lighting control system，and puts forward the design of lighting control system based on single chip microcomputer，which is based on the design requirements of the system，the system structure and so on.

Keywords：single chip microcomputer；control system；lighting；lighting brightness control