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電腦是現今信息時代的標志，通過電腦實現遠程實時自動化控制是今后發展的一種趨勢。在大型商場、飯店、體育場館及娛樂場所里，通常有許多照明設備。以往的開關控制和電閘控制，常常需要工作人員頻繁親臨現場操作，或向控制室拉接較長的220V電線，實時性、安全性都較差。為了實現工作人員在控制室可以對分散在各個房間的遠端照明設備進行實時有效的狀態控制及狀態查詢，筆者開發了一種基于單片機的遠程燈控箱系統。該系統由一臺PC上位機控制多臺遠端燈控箱，通過RS-485總線串行傳送指令，傳輸距離最遠可達1.2km，并增強串行通信協議的制定，降低了噪聲干擾。一臺燈控箱可對16路燈進行控制。燈控箱中選用SST89C58型單片機，其方便的IAP功能可在線下載Hex文件并進行調試，無需多次使用編程器。 1 系統結構及功能 遠程燈控箱系統的結構如圖l所示，其中，PC上位機放在控制室里，各燈箱就近放置在照明設備附近。由PC上位機發送控制指令，通過RS-485總線將指令串行傳送給各遠端燈控箱，這樣就可在控制室里實時開關控制，查詢各個燈的狀態。從傳輸距離和性價比方面考慮選用RS-485總線。RS-485為平衡線路，可實現遠距離、多節點控制。本設計的重點是燈控箱。下面將以一臺燈控箱為例介紹系統的軟件和硬件設計。 2 硬件設計 2.1主要元件 設計系統選用Silicon Storage。Technology公司推出的具有IAP(In-Application Programming)功能的SST89C58型單片機。它在指令系統、硬件結構和片內資源上與標準8052型單片機完全兼容，同時增大了內部程序存儲Flash的容量，可達36KB。并增加了與Flash編程相關的6個特殊功能寄存器和2個與看門狗復位有關的特殊功能寄存器。對SST89C58的IAP功能采用一個通用程序編寫，選用Keil公司的μVision仿真軟件進行編程仿真。將生成的Hex文件直接通過RS-232串口從PC下載到單片機上運行調試，使用非常方便，縮短了開發周期。ULN2803A型器件是TI公司生產的單片集成高壓、大電流達林頓晶體管陣列。該陣列由8個NPN達林頓管組成。其特點是電流增益高、負載能力強(輸出電流可達500mA)、工作電壓高(耐壓達50V)。選用的：X5045型器件為4K SPI電可擦除存儲器，用于掉電后保存從機站號。Maxim公司的MAX485型器件是通用半雙工收發器，傳輸速度為9.6Kb／s時，傳輸距離可達1.2km．可實現上位機與單片機之間的串口異步通信。 2.2系統核心硬件 遠程燈控箱系統的核心硬件圖如圖2所示，以SST89C58型單片機為核心，用P0口和P2口進行信號控制，注意P0口要加上拉電阻器。通過2個ULN2803進行電流放大，可驅動16路繼電器。由于片內帶有共陰極箝位二極管，可適應感性負載，故輸出端可省去大量二極管。SST89C58驅動16路繼電器，可控制16路燈信號。若要增加控制信號，可增加8255型器件擴展并行接口。用X5045保存RS-485網絡從機站號。SST89C58單片機的P1．2引腳用來模擬X5045的時鐘輸入信號SCK，CS=0時，串行輸出SO在時鐘信號下降沿有效，串行輸入SI在上升沿有效(WP=1)。具體操作還需要寫入狀態字。串口部分選用MAX485。其中，RE與DE接在一起由單片機的RD(P3．7)控制。拉低為接收有效，拉高為發送有效。該系統還具有上電自動復位和通電指示功能。設計PCB時應注意合理布線，對單片機電源進行濾波整流，并遠離干擾源。 3 系統軟件設計 用C語言編譯器開發單片機具有使用方便、編程效率高及仿真調試容易等突出特點。C51的版本很多，本系統軟件選用德國Keil Software公司的Keil C51編譯器開發。該編譯器基于Windows平臺集成開發環境，可編輯、編譯和調試匯編語言程序及C51程序，還可模擬仿真I／O口、定時器／計數器、串行口及中斷等單片機特有的功能部件，功能非常強大。 該系統的軟件設計由主程序、中斷程序、串行接收子程序、串行發送子程序、X5045讀寫子程序及若干功能實現子程序。其中，：X5045讀寫子程序需對時鐘進行精確操作，用匯編語言編寫，其他均用C語言編寫。 3.1 主程序設計 在主程序中，先將SST89C58及X5045初始化，然后等待新命令。當NewData=1時，表示已接收到一個有效的命令幀，否則繼續等待。接著判斷是否是本機地址，若是則判斷控制命令，否則繼續等待。上位機發送指定的字符串，分別表示開燈、關燈、查詢、設置等命令。通過字符串比較，判斷出命令指令，跳到相應的入口子程序中；操作成功后，通過串口發送子程序返回相應的提示符，其具體流程如圖3所示。在本系統中，上位機的人機交互界面由C++Builder開發，限于篇幅，在此從略。 3.2 串口中斷程序設計 為了增強抗干擾性，有效地區分噪聲和數據便于操作，串口中斷程序加強了通訊協議的制定，具體實現方法是加開始標志和結束標志。噪聲是以隨機字節出現的，通過測試和實驗，發現在本系統中0x00后跟0xFF時噪聲不容易發生。因此，設置開始標志為0x000xFF，結束標志為回車換行符0x0D0x0A。如果接收命令幀成功，則置NewData=1，表示新命令有效。考慮到糾檢錯，數據采用短包方式。中間采用延時，以保證起始位可靠。串口中斷程序流程如圖4所示。部分程序清單如下。 //串行接子函數 INT8U ReUART（INT8U*ch） {INTl6U delay=6000； while(--delay) ／／延時 {if(RI)，／串行接收中斷標志 {RI=0；／／接收中斷標志軟件復位 、 *ch=SBU F=／／讀數據緩沖器 return 1；}／／成功返回l } return(0)；／／接收失敗返回0 ) ／／串行中斷處理程序 void UART_Inter(void)interrupt 4 {INT8U ii； INT8U temp,templ; ReUART(%26;amp;temp、)；//先連續接收2個字節 ReUART(%26;amp;templ)； //開始標志 if((temp==0x00)%26;amp;%26;amp;(templ==0xFF)) ／／連續接收一個命令幀 {for(ii=0；ii<12；ii++) {if(ReUART(%26;amp;buff[ii])==0) goto Inter．_end；}／／跳出中斷 if((buf[10]==0x0D)%26;amp;%26;amp;(buf[ll]==0x0A))，／結束標志 NewData=l； //新命令標志有效 } Inter_end：；//中斷出口 } 4 結論 基于SST89C58的遠程燈控箱系統可實現一臺PC上位機最多控制256個燈控箱，傳輸距離最遠可達1.2km，每臺燈控箱可對16路燈進行控制．實現了集中管理，分散控制的功能。該系統通過軟硬件提高抗干擾性，并具有較好的擴展性，結構簡單、投資少，實際應用表明具有較強的實用性。 |
