智能照明系統電路模塊設計

　　電源電路設計

　　本系統主要采用＋-12V電源和+5V電源，電路圖如圖所示：

　　主控制電路設計

　　AT89S51的RST引腳為復位引腳，只要在RST引腳上出現兩個(gè)機器周期以上的高電平，即可實(shí)現復位。本設計采用的是按鍵復位，如圖3-2所示，當按下按鍵后，電容被短路，RST引腳就處于高電平，就可以達到復位的目的。

　　圖3-2 復位電路

　　AT89S51單片機的時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式和外部振蕩方式。內部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號比較穩定。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振），就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個(gè)高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內部振蕩方式的外部電路如下圖3-3所示。圖中，兩個(gè)電容起穩定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在20-30pF。晶振頻率的典型值為6MHz或12MHz，設計中電容取30pF，晶振為12MHz。

　　圖3-3 晶振電路

　　語(yǔ)音識別被認定是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的基礎需求之一，甚至將會(huì )無(wú)處不在，詳情請點(diǎn)擊進(jìn)入》》》

　　本設計中單片機的各管腳的控制功能闡述如下：1、P0口是一組雙向I/O端口，它分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數據。在設計中P0.0～P0.7接上發(fā)光二極管后與八個(gè)上拉電阻相連，用于模擬照度補償。2、P1口是一個(gè)帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。本設計中P1口與兩個(gè)LED數碼管相接，構成光照度顯示部分。

　　圖3-4 主控制電路

　　3、P2口是一個(gè)帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。設計中，P2.2-P2.4用于外接A/D轉換芯片，P2.0和P2.1用于三極管的驅動(dòng)，P2.5用于采用PWM方式調光，P2.6和P2.7用于實(shí)現手動(dòng)與自動(dòng)切換及手動(dòng)調光功能。

　　4、P3口是一個(gè)帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個(gè)系統中，這8個(gè)引腳 還具有專(zhuān)門(mén)的第二功能。本設計中用到P3.0和P3.1作為串口輸出，RXD與TXD與電平轉換芯片MAX232相連，信號經(jīng)過(guò)電平轉換后在PC機連接，通過(guò)光照度監控系統對光照度進(jìn)行計算機監控。具體見(jiàn)上圖3-4所示

　　數據采集及處理電路

　　本設計中選擇光敏二極管作為光照檢測元件，具體電路如圖3-5所示：

　　顯示電路設計

　　本設計采用LED動(dòng)態(tài)顯示方式，使用兩個(gè)LED數碼管進(jìn)行顯示，數碼管是共陽(yáng)極接法，分別顯示個(gè)位和十位數據。a～h分別與P1口的八根I/O線(xiàn)相連，低電平有效，形成段選線(xiàn)多路復用，它們的公共端則由PNP型三極管8550控制。如果8550導通，則相應的數碼管就可以亮，而如果8550截止，則對應的數碼管就不能亮，8550是由P2.0，P2.1控制的，這樣我們就可以通過(guò)控制P2.0、P2.1達到控制某個(gè)數碼管亮或滅的目的。此外三極管還具有驅動(dòng)作用，能夠使數碼管亮度加強。如圖3-9所示。

　　照度補償電路設計

　　通過(guò)數碼管顯示的電壓值，能夠反應出光照度的大小，因而就可以根據數碼管的顯示來(lái)進(jìn)行照度補償。本設計中利用8個(gè)發(fā)光二極管作為照度補償的演示，通過(guò)制作表格，建立起電壓值和發(fā)光二極管點(diǎn)亮的個(gè)數兩者之間的關(guān)系，如下表3.2所示：

　　調光電路

　　本設計中采用PWM方式進(jìn)行燈光調節，主要采用軟件來(lái)實(shí)現。調光分智能調光和手動(dòng)調光，通過(guò)P2.6和P2.7端口來(lái)控制。

　　串行接口電路設計

　　為了使設計的電路更加智能化，能夠與當今社會(huì )接軌，能夠使人們隨時(shí)地對光照度進(jìn)行監控，本設計還設置了單片機與PC機的串行通信接口電路，為今后的網(wǎng)絡(luò )化控制預留了空間。設計中采用單片機作為下位機，PC機作為上位機，利用MAX232作為電平轉換來(lái)進(jìn)行串行通訊。 MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232發(fā)送/接收器，MAX232芯片內部含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器，可把輸入的+ 5V 電源變換成為RS232所需的±10V 電壓，所以采用此芯片接口的串行通訊系統只要單一的+ 5V 電源即可。該芯片取用了16引腳的雙列直插式封裝。

　　圖3-14 串行接口電路

　　硬件設計過(guò)程中控制器是系統的核心部分，它能夠控制系統的信號的采集及處理功能，它的性能的好壞決定著(zhù)系統設計的成敗與否，因此，必須對主控制器從功能和應用性能進(jìn)行選擇?？蛇x用控制器主要有可編程控制器（PLC）、單片機兩類(lèi)，它們各有自己的有缺點(diǎn)。

　　可編程控制器（PLC）是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入、輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。它的主要功能是邏輯控制、定時(shí)控制、計數控制、步進(jìn)控制、PID控制、數據控制、通信和聯(lián)網(wǎng)等。因此它的抗干擾能力強，工作可靠，但其無(wú)法讀取外部存儲器的數據。而本文智能照明控制系統要實(shí)現對照明的人性化管理，也就是根據人的控制輸入出現相應的照明場(chǎng)景和自動(dòng)執行相應控制輸出相結合，具備很大的靈活性。方便修改相應的場(chǎng)景參數，易于功能擴展，還可以與PC機以及與其它單片機進(jìn)行通信。