基于单片机的照明控制系统设计

人工智能及识别技术

基于单片机的照明控制系统设计

王建仲

（开滦集团铁路运输分公司唐山运输部，唐山063000）

摘要：实现了一种通过单片机控制照明灯开关的方法。用软件的方法为每一个单片机分配一个唯一标识的单片机编号，每个单片机再与一个照明灯线路相连，通过微型计算机串口与多个单片机相连。当微型计算机向单片机发出控制命令时，相应编号的单片机便可控制与其关联的照明灯的开关。关键词：单片机；控制系统；串口通信；实时控制

ALightControlSystemBasedonSingleChipMicrocomputerWANGJianzhong（TangshanRailwayBranchDepartmentofTransportationofKailuanGroup,Tangshan06300）

Abstract:Inthispaper,asinglechipmicrocomputertocontrolthelightingswitchmethodisimplemented.Inthismethod,

eachsinglechipMCUhasauniqueidentificationnumber,theneverysinglechipisconnectedtoalightingcircuit.Acom－puterisconnectedtomultiplesinglechipsthroughtheserialport.WhenthecomputercontrolcommandsissuedtosinglechipMCUs,thecorrespondingnumberofsinglechipMCUcancontrollightingassociatedwiththeswitch.Keywords:singlechipmicrocomputer;controlsystem;serialcommunication;realtimecontrol

1引言

随着电子技术的飞速发展，以单片机为基础的控制系统

这4种控制功能分别对应4种控制命令，这4种控制命令是由主控中心通过RS232串口向分控制中心发出的。控制命令的格式分为3个字段：地址字段、控制命令字段、校验字段。地址字段就是单片机的编号，如果地址是广播地址，则对所有的分控制中心进行控制，如果不是广播地址，则对特定的分控制中心进行控制。控制命令字段包括开灯命令和关灯命令。校验字段是对前两个字段做校验和，检查信息的传输是否出现错误。

已经广泛应用于工业，农业，交通，楼宇等领域，微型计算机作为控制系统的主体和核心已经逐步代替了传统控制系统的常规电路。单片机技术的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了基础。

2系统结构及整体功能

本系统的结构主要分为3部分：（1）总控制中心；（2）分

2.1系统结构

控制器；（3）通信系统。结构框图如图1所示。

主控制中心

RS232总线

3分控制器硬件电路设计

分控制器系统采用AT89C2051单片机作为微控制器，它

的外围设备有晶振、实时钟芯片、看门狗电路、通信接口电路、可控硅控制电路等组成，如图2所示。

分控制中心分控制中心分控制中心

图1系统结构图

总控制中心使用的设备是普通的微型计算机，它通过RS232总线向分控制中心发送控制命令。分控制中心使用的设备是单片机，它通过RS232总线接收到主控制中心发来的控制信息后控制照明灯具的开关。通信系统使用的是RS232总线，可以在一条总线上连接多个设备。2.2系统功能

系统完成的控制功能包括：（1）灯具全亮；（2）灯具全灭；（3）指定的灯具灭；（4）指定的灯具亮。收稿日期：2010-05-11

图2控制器系统的硬件原理图

照明灯具的亮灭由可控硅控制电路控制。光电耦合器MOC3021是可控硅的驱动器，它通过一个非门与AT89C2051的P3.7口连接，当此脚输出高电平时，将会封锁住MOC3021，使双向可控硅BT131不导通，这样就会使照明灯

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电脑编程技巧与维护

关闭。当P3.7脚输出低电平时，使光电耦合器MOC3021打开驱动双向可控硅，从而将双向可控硅触发导通，这样就开启了所要控制的照明灯。

本系统的通信使用RS232总线。RS232支持双工通信，只需要3条信号线便可以完成通信，一条发送线，一条接收线及一条地线。在此处使用的数据传输速率是每秒9600波特。

4软件设计

软件是计算机的灵魂，没有软件计算机便无法发挥它的

功能。在照明控制系统中，硬件设备的功能是通过软件来实现的，系统要控制分布的照明灯具，通过串口通信程序来完成控制功能。该照明系统的软件程序包括：照明灯具开关控制程序，以及RS232串口通信程序等。4．1照明灯具开关控制程序

照明灯具开关控制程序是在单片机中运行的程序，由此程序来控制灯具的开关。当此程序向AT89C2051的P3.7引脚输出1时，照明灯具将会关掉；当此程序向AT89C2051的P3.7引脚输出0时，照明灯具将会点亮。4.2RS232串口通信程序

在RS232通信中，主控制中心与各个分控制中心进行通信，必须能对各个分控制中心做全部控制和单独的控制，这是通过一个字节的地址字段来实现的。控制命令分为开关两种，也是通过一个字节来实现的，0x01表示关命令，0x10表示开命令。校验和字段占一个字节，对地址字节和控制字节求和传输给分控制中心，分控制中心再将收到的校验和和自己计算的校验和作比较，判断此次传输是否有误。

通信的过程是，主控制器发出3字节的命令，从控制器判断有数据到来，接收第一个字节，若是广播地址或与自己的地址相匹配，则转到接收控制命令的状态，否则继续停留在接收地址的状态；当接收到命令字节后，先将命令字节保存起来，再接收校验字节，如果校验正确，则处理接收到的命令，否则转到接收地址的状态。控制器的程序流程图如图3所示。

分控制器中的通信程序协议状态机实现代码：while(1){

tmp=serialdata;//将串口接收到的数据赋给tmpcheck=tmp;//计算校验

if((tmp!=0xff)&&(tmp!=addr))//0xff是广播地址，addr是此分控制器地址continue;

cmd=serialdata;//将串口接收到的数据赋给cmdcheck+=cmd;//计算校验

tmp=seraildata;//将串口接收到的校验和赋给tmpif(check!=tmp);//判断校验和是否正确continue;

Handle(cmd);//处理接收到的控制命令}

5结语

研究基于AT89C2051单片机的照明控制系统的设计原理

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与实现方法。本控制系统可以同时控制多个照明灯具的开关，也可对某个指定的照明灯具进行控制。此方法简单有效，控制成本低，实时性强，可以达到节约电源的目的。

开始

串口有数据接收

广播地址或匹配地址

N

Y

串口有数据接收接收控制命令

串口有数据接收N

校验正确Y

处理控制命令

图3

参考文献

[1]王幸之，钟爱琴，等.AT89系列单片机原理与接口技术.

北京：航空航天大学出版社，2005.

[2]张友德.单片微型机原理、应用与实践.上海：复旦大学

出版社，1992.

[3]孙涵芳，徐爱卿.单片机原理及应用.北京：航空航天大

学出版社，1996.

[4]吴金戎，沈庆阳，等.8051单片机实践与应用.北京：清

华大学出版社，2002.作者简介

王建仲，男（1981-），自动化助理工程师，开滦集团铁路运输分公司唐山运输部的技术主管。