基于单片机的教室灯光自动控制系统的研究 下载本文

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图3-12 X5045的引脚排列

表3-2 状态寄存器

D7 X D6 X D5 WD1 D4 WD0 D3 BL1 D2 BL0 D1 WEL D0 WIP 常工作时最大循环周期的时间略长即可。 本系统中X5045的硬件连接图如图3-13所示

图3-13 本系统中X5045的硬件连接图

系统数据存储及故障保护部分由X5045组成,X5045是一种串行通讯的512字节EEPROM,同时兼有看门狗和电源监控功能,X5045有三种可编程看门狗周期,上电和VCC低于检测门限时,输出复位信号,X5045输出复位电平有效,为了复位更加可

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靠,其复位输出端外接一个10K的上拉电阻,并与AT89C52的复位端相连,看门狗能在电源上电、掉电期间产生一个复位信号。该芯片还带有一个104秒的看门狗定时器可监控单片机的工作。如果在1.4秒内未检测到其工作,出现故障,内部定时器将使看门狗WDI处于低电平状态,为系统提供保护,避免死机程序跑飞货进入死循环等意外的发生。

X5045代表了新一代串行EEPROM的发展趋势,它的运用极大的节省了系统空间和资源,同时简化了电路设计,缩短产品开发周期。 3.2.9继电器驱动接口电路

继电器驱动接口电路如图3-14所示,这里继电器由相应的PNP型号的59012三极管来驱动,开机时,单片机初始化后的P3. 5/P3. 6为高电平,三极管截止,所以开机后继电器始终处于释放状态,如果P3. 5/P3. 6为低电平,三极管的基极就会被拉低而产生足够的基极电流,使三极管导通,继电器就会得电吸合,从而驱动负载,点亮相应电灯。继电器的输出端并联100欧的电阻和6800皮法电容,目的是避免继电器吸合与释放期间产生火花。每个继电器都有一对常开常闭的触点,便于在其他电路中使用,继电器线圈两端反相并联的二极管是起到吸收反向电动势的功能,保护相应的驱动三极管,这种继电器驱动方式硬件结构比较简单。

图3-14 继电器驱动电路图

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3.2.10 遥控键盘管理模块电路

红外遥控键盘是目前使用最广泛的一种遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,因而,继彩电、录像机之后,在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其他小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中,在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采用红外线遥控不仅可靠而且能有效地隔离电气干扰。我们采用市场上很容易就能买到,且信号较稳定的JVC:RM-C457型号遥控器作为灯光控制的键盘。 1红外遥控数据流的编码结构

为了使系统具有较强的抗干扰能力,信号的码流绝大多数采用“重复”发送方式,但其重复规则有所不同,可概括为以下几种:

(1) 简单重复方式,即将数码进行简单重复发送;

(2) 有引导码的数据重复方式,引导码主要是为了保证接收同步;

(3) 重复码方式,为了降低功耗,第一组数据发送出去后,每隔一定时间仅发

出一个窄脉冲,称为重复码;

2红外遥控数据流的识别

选用遥控器键盘的时候,原本我们并不知道其具体的编码规则及数据码流。本人采用顾伟电子实业有限公司生产的GDS-815/820/840系列的数字储存示波器,来采集遥控器发出的键码信号并总结码流方式,以备遥控器的软件设计使用。

每个键的信号测量数据如表3-3,X1表示引导码的宽度,X2表示识别码和数据码的总宽度,其宽度单位为 ms。由表中数据可以计算出X1的平均值为16.3ms。

表3-3 每个键的信号测量数据 单位:ms

X1值 X2值

16.3 23.3 14.9 24.2 16.7 22.3 16.3 25.3 16.2 23.3 16.5 23.8 16.4 23.6 16.5 22.4 17.0 22.2 由此可知当一个键被按下延迟40ms时,这40ms发射代码由一个起始码(16.3ms)和一个16位数据码(23.35ms)组成。如果按键下超过40ms仍不松开,接下来发射重复代码,仍为一个起始码(16.3ms)和一个16位数据码(23.35ms)组成。

采用脉宽制的串行码,以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms,周期为2.25ms的组合表示二进制“1”。解码的关键是如何识别“0”和“1”,由示波器采集的信号及位的定义我

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们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始,不同的高电平的宽度不同,“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后,早开始延时0.56ms,诺读到电平为低、说明该位为“0”,反之则为“1”。

遥控器的数据流识别后,就为遥控器的软件设计提供了依据。本系统采用微机一体化红外接头,适合各种红外线遥控和红外线数据传输的红外线接收器其红外线接收器如图3-11。此红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体,不需要任何外接元件,只是焊上一个10mf的滤波电容,可以使接收器工作更可靠。遥控器信号的接收模块与单片机的连接如图3-15,ceiptl有三个引脚,为接收器的引脚。接收器输出端外接单片机的P3.2端口,便于遥控信号采集。 3.2.11 超时报警电路

在教室中,若采用手动方式控制时,一方面由于学生及管理人员的疏忽,教室里没人而灯还亮着,导致教室灯工作超时,能源浪费,于是本系统采用超时报警电路,以声音的方式来提醒管理人员是否关闭电源,另一方面由于学生学习紧张,在夜里忘

图3-15 红外线接收器

了时间点,学习期间开灯时间过长,致使教室灯工作超时于是本系统超时报警电路就会发出声音,提醒学生该休息或必须改用遥控器手动方式来控制灯了。

本系统采用超时报警的电路如图3-16所示。单片机的P3.4端口外加一个10K的上拉电阻,再经过限流电阻100欧与三极管C945的基极相连。当P3.4端口为低电平,即

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