基於Arduino文件的校園照明智慧型控制系統設計與實現

Mondo 科技 更新 2024-01-30

隨著電子技術的飛速發展,基於微控制器的控制系統廣泛應用於工業、農業、電力、電子、智慧型建築等行業。 微機作為嵌入式控制系統的主體和核心,取代了傳統控制系統的傳統電子電路。 樓宇智慧型化的發展和成熟也為基於MCU的照明控制系統的推廣應用奠定了堅實的基礎。

介紹了基於Arduino的室內照明控制系統及其原理,提出了一種有效的節能控制方法。 該系統採用成熟的感測技術和計算機控制技術,對學校教室的室內照明進行多引數控制。

系統設計包括硬體設計和軟體設計。 照明控制系統的主控制器和副控制器分別基於Arduino實現通訊、訊號採集、控制、顯示等功能。 光穩定劑用於使光源具有自動調節功能。 詳細描述了控制電路的設計過程,包括:光訊號取樣電路、人體訊號採集電路、鍵盤和LED顯示電路、RS485通訊電路、照明控制電路、看門狗電路和訊號處理電路。 軟體設計主要包括主控制器和副控制器的有線通訊程式設計,以及燈光控制、定時控制、鍵盤掃瞄和LED顯示屏程式設計。

在工作過程中,光訊號取樣電路採集光強、人體訊號採集電路、房間是否有人占用、工作時間等資訊,並將訊號傳送給微控制器。 微控制器根據資訊通過控制電路對照明裝置進行切換,實現照明控制,達到節能的目的。

關鍵詞: 智慧型控制, 主控制器, 分控制器, 微控制器, 時序控制;

目錄。 摘要 1

abstract 1

1 引言 2

1.1 背景 2

1.2 智慧型照明控制系統的發展與現狀 2

1.3 系統設計 3

2 硬體電路設計與實現 6

2.1 系統硬體結束view 6

2.2 CPU效能簡介 6

2.3 主控制器電路設計 7

2.4點控制器的電路設計 8

2.5 RS485通訊電路的設計 9

2.6 光訊號取樣電路 11

2.7 DS12887時鐘晶元介面電路設計 15

2.8 輸出驅動電路設計 18

3 系統軟體設計與實現 21

3.1 人機互動程式設計 21

3.2 照明啟停控制程式設計 23

3.3 照明控制程式設計 26

3.4 RS485通訊程式設計 28

摘要 31致謝 32

編號 33

系統軟體設計與實現。

軟體設計分為主程式設計、分程式設計、中斷程式設計三部分。 軟體是計算機系統的靈魂。 沒有軟體,計算機就無法充分發揮其潛力。 這就是軟體在計算機中發揮作用的地方。 在計算機控制系統中,軟體也非常重要。 在照明控制系統中,硬體裝置的功能由軟體定義。 例如,系統控制分布式照明燈具,序列通訊程式完成控制功能,鍵盤功能由軟體定義,LED數字顯示程式設計。 您會發現軟體是控制系統的重要組成部分。

人機互動程式設計。

系統的人機互動程式設計主要是解決按鍵掃瞄和資訊顯示問題,使操作人員能夠靈活地控制系統。 鍵盤用於輸入指令,LED 用於顯示微控制器的狀態。 這是一種相對簡單的人機互動形式。

本系統的鍵盤為4 4,採用矩陣鍵盤,由行行和列行組成。 這些鍵位於行 4 的行列結構組成了乙個具有 16 個鍵的鍵盤。 顯然,如果按鍵數量更多,與獨立鍵盤相比,矩陣鍵盤可以節省更多的 IO 埠。

掃瞄速度非常快,人們總是在一定時間內按下按鍵,所以只要微控制器在等待輸入,這款鍵盤掃瞄器基本上不會放開按鍵訊號。 由於大多數人在按下某個鍵時會感到抖動,因此掃瞄鍵盤時的抖動訊號可能會導致錯誤訊號。 無法多次掃瞄資料或重新輸入資料。 因此,需要乙個消除抖動的程式。 微控制器不響應相關抖動訊號的一部分,而只響應實際存在一次的關鍵訊號。 這樣就可以實現抖動消除程式。 如果檢測到脈衝訊號,則不會立即將其視為金鑰,而是在延遲後將其視為金鑰。 如果在 3 次檢測中出現訊號,則認為發生了按鍵操作。 選擇延遲非常重要。 抖動消除太快。 太慢會導致鍵盤變得不靈活並錯過更多按鍵訊號。 鍵盤掃瞄器的流程圖如圖3-2所示。

除了基本數字鍵 (0-9) 外,系統還將其他鍵定義為 6 個命令鍵:開、關、增值、棄用、計時和確認。 按鍵控制的基本功能包括:

1)通過數字鍵和確認按鈕輸入子控制器的位址和定時功能的時間設定。

2)使用按鍵開關控制照明單元的啟動和停止。

3)使用增值鍵和減值鍵控制照明燈具的亮度。

4)定時按鈕用於設定照明燈具的定時控制。

系統通過軟體方式實現功能,即定義開、關、增值、折舊、定時、確認等命令鍵,通過鍵盤掃瞄程式獲取相應命令鍵的鍵值,然後執行相應的子程式,實現所需的控制功能。

該系統使用4位共陽極7級數碼管。 8個發光二極體(二極體的正極)的陽極(二極體的正極)連線到共陽極數碼管。 通常,共陽極連線到高電平(通常連線到電源),其他引腳連線到某些驅動電路的輸出。 當驅動電路某一部分的輸出端為低電平時,連線與端子相連的磁場並點亮,根據發光場的組合可以顯示各種數字和字元。 在這種情況下,分段驅動電路需要吸收額定段的導通電流,並根據外部電源和額定段的導通電流確定相應的限流電阻。 這裡的限流電阻為100。

這裡選擇的7447晶元是從BCD碼到SEG7段碼的轉換器,74LS138是位址解碼器。 數碼管由 74LS138 開啟,並基於 7447 傳輸的 SEG7 段**資料。 未啟用時,數碼管將保留原始顯示資料。 LED數顯程式流程圖如圖3-3所示。

引用。 1] 馬 淑華, 王鳳文, 張美金, 微控制器原理與連線技術北京。 北京郵電大學出版社, 2007

2] 賈正松,基於微控制器的智慧型照明控制系統設計,現代電子學報,2009,(17)::p 105-107

3]孫漢芳, 徐愛卿.微控制器原理及應用北京: 北京航空航天大學出版社. 1996

4]陳新忠.基於RS485匯流排J的微控制器多機通訊軟體設計現代電子產品。 2002.(3)p8-10

5]範宇, 程泉.基於RS485匯流排J的遠距離多機主從通訊技術工控計算機。 2006. 19(7) p71~73

6]孫雪梅,範久辰.實時時鐘晶元在微控制器系統中的應用 J瀋陽教育學院學報. 2005.7(2) p132~134

[7]胡漢才.微控制器原理及其連線技術北京: 清華大學出版社. 1996 年第 1 版。 p266-268.

8] 清華大學自動化系.智慧型資訊處理與智慧型控制杭州: 浙江科學技術出版社. 1998,12.

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