教室照明控制器的设计(6)

2019-04-15 22:58

MAX487、MAX488以及MAX489具有限摆率驱动器,可以减小EMI,并降低由不恰当的终端匹配电缆引起的反射,实现最高250kbps的无差错数据传输。MAX481、MAX485、MAX490、MAX491、MAX1487的驱动器摆率不受限制,可以实现最高2.5Mbps的传输速率。

采用单一电源+5 V工作,额定电流为300μA,采用半双工通讯方式。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端,与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可;RE和DE端分别为接收和发送的使能端,当/RE为逻辑0时,器件处于接收状态;当DE为逻辑1时,器件处于发送状态,因为MAX485工作在半双工状态,所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可;A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时,代表发送的数据为1;当A的电平低于B端时,代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻,一般可选100Ω的电阻。

引脚图如3-13所示:

RE 4 MAX1487 5 DE R3 MAX487 6 DI VCC 2 MAX485 7 GND A 1 MAX483 MAX481 8 A 图3-13 max485的引脚图 基本参数: 半双工; 速率:2.5Mbps; 限摆率:NO; 24

低电流关断模式:NO; 接收允许控制:YES; 静态电流300; 负载个数:32; 引脚数:8; 作用:

MAX485是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器。MAX485的驱动器摆率不受限制, 可以实现最高2.5Mbps的传输速率。这些收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下,吸取的电源电流在120μA至500μA之间。所有器件都工作在5V单电源下。驱动器具有短路电流限制,并可以通过开关电路将驱动器输出置为高阻状态。接收器输入具有失效保护特性,当输入开路时,可以确保逻辑高电平输出。具有较高的抗干扰性能。MAX485是市面上最为常见的RS422芯片,亦是用量最大的RS422芯片,性价比高,优质,供货稳定是大部分厂家采用它的主要原因。

3.7 智能照明控制系统照明负荷计算

根据需要系数法计算照明负荷,得到有功计算负荷为: Pjs=Kz.Ps=0.72×25(盏) ×40w=700w

采用智能照明控制方式,则全天的照明消耗可以估算如下:

(1)上午:由于上午的8:00-9:30室内光线较弱,可以点亮室内50%的灯,如果每盏灯的照度均达到最大,则耗电量为:12盏×40×1.5(h)=0.720(kwh),从9:30-12:00期间通常光线较强,无需点亮光源。

(2)上午:在14:30-16:30期间,可以不用点亮光源。从16:30到17:30室内距离窗户较远的位置需要增加光源的照度,至多点亮30%的光源,假设每盏灯的照度均达到最大,则耗电量为:8(盏) ×40W×1(h)=0.320(kwh)。

(3)晚上:通常19:30-23:00期间光线将越来越弱,因此需要点亮的光源数量也逐渐增加,照度也将达到最大则耗电量为25盏×40W×3h=3(kwh)

全天消耗功率可达:0.720 kwh+0.320(kwh)+ 3(kwh)=4.040(kwh) 全年用电量为:4.040(kwh) ×365=1474.6(kwh)

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3.7.1 计算结果分析

针对相同面积的教室,选定了相同照度标准,光源类型以及相同的灯具布局方案,如果采用传统的照明方式,通常光源只能全部点亮而且照度一定是达到最大,因此耗电量也较大,全年的耗电量为:1788.5(kwh)2299.5(kwh);而采用智能照明控制方案,可以根据室外自然光线的变化对室内的照度进行动态的调节,光源点亮后不会总保持在最大照度,同时也避免了点亮过多光源而造成浪费,其全年的耗电量最多达到1474.6(kwh),可以节约313.9(kwh)。从计算结果可以看出:统一标准的照明设计,采用智能照明设计,采用智能照明控制系统能够更有效的节约电能。

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第4章 控制模块软件设计

在单片机硬件系统的基础上,再配上相应的软件,才能构成一个完整的系统。用户软件的开发与系统硬件有着密切的关系。在系统的硬件及输入输出方法确定后,程序软件就可以完全独立的进行设计、开发。在程序设计过程中,采用合理的程序设计结构是一项关键技术。在本系统的设计过程中,总体设计采用自上至下的设计思想将主程序设计好,而在各个部分展开成从属程序或子程序时,是将各个小模块分别进行设计和编程,同时在编程的过程中又用到了结构程序设计的思想。

本控制系统软件模块主要包括:系统监控主程序模块、数据采集模块、时钟模块、显示驱动模块及系统键功能和存储模块。

4.1系统监控主程序模块

图 4-1 监控主程序流程图 看门狗激活 系统初始化 上电 Reset 设定定时器,允许定时中断 人体传感器处理任务环境光处理任务定时时钟管理显示刷新任务

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监控程序按模块分为监控主程序和命令处理子程序。监控主程序的基本任务是调用子程序,一个主程序可以调用多个子程序,对于51系列单片机,系统资源有限,主程序通常是一个无限循环的过程,即是一个反复调用子程序的过程。子程序主要分为中断子程序和功能子程序,它们之间可以互相嵌套和调用,即中断子程序可以调用功能子程序。在应用软件的设计中,尽可能各个功能模块写成子程序的形式,并通过主程序调用。而命令处理子程序完成各种命令所规定的具体操作,它按各种命令再分为不同的子程序模块,它一般总是把其余部分连接起来构成一个无限循环,系统所有功能都在这一循环中周而复始的有选择的执行。其监控主程序流程图如图4-1所示。 4.1.1 系统自检初始化

系统自检初始化是保证整个控制系统能够正常运行的重要条件,系统加电复位后,直接进入自检初始化程序,完成系统的自检及初始化。初始化过程主要是对一些控制寄存器(如中断控制)、数据区和外部芯片(如时钟芯片DS1302等)进行初始参数设置和定义。本系统中的自检初始化主要指各接口芯片的检测、芯片内部设定参数的初始化及系统内部寄存器的初始化。

各接口芯片的检测主要检测各芯片是否已处于准备工作的就绪状态,有无硬件故障等,如检测各位LED是否正常显示系统设置开机时的界面,检测硬件时钟DS1302是处于更换芯片后初次使用为起振状态,还是处于备用电源供电振荡保持状态,即检测系统中控制时间表的有效性,检测人体传感器输出信号是否正常体现人体存在的信息,检测环境光是如何影响光采集电路输出的信号等。若时钟芯片处于启动状态,系统控制时间表无效,则需要对其进行初始化并启动实时时钟。

4.1.2 定时中断处理

定时中断是利用单片机内部的定时器定时时间到或计数值已满引起的中断,内部定时器的计数器可以对内部时钟或从外部引线TO和TI输入的外部脉冲进行计数。计数器的溢出信号作为中断请求信号,去置位定时器溢出标志位,向单片机的CPU申请中断。

定时中断为周期性中断,每隔一定的时间会中断一次。本系统中设定的定时

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