医院智能照明控制系统方案(完整版)资料.doc

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1、医院智能照明控制系统方案（完整版）资料(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）医院智能照明控制系统建议方案1、系统概述“节能、智能科技与美学，21世纪建筑业的主题。”现代建筑中照明系统对于能源的消耗已经高达35%，建筑界已经引入“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。随着人们财富的积累，生活水平的不断提高，对健康越来越重视。人们在生病时不但要求有好的医生和好的治疗，也要求有好的治疗环境。国家投入巨资进行医院的建设与改造。伴随医疗改革的推进，医院面临激烈的竞争。医院除了提高诊治水平和医德医风外，还需提高病人一个温馨的医疗环境

2、，良好的医疗服务。2、系统功能和优点智能照明控制系统在医院中应用的功能和优点：1、实现照明控制智能化采用智能照明控制系统后，可使照明系统工作在全自动状态，系统将按预先设置切换若干基本工作状态，根据预先设定的时间自动地在各种工作状态之间转换。当夜幕降临时，系统将自动进入“傍晚”工作状态，自动地极其缓慢地调亮各区域的灯光。此外，还可用手动可编程控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，随意改变各区域的光照度。2、节约能源，降低医院运营费用约能源和降低运行费用是当今社会的主题。随着社会经济的快速发展，人民生活水平和医疗水平的不断提高，

3、人们对医院的现代化水平和环境要求越来越高，医院的电能消耗也越来越大，节能已成为各医院关注的一个问题。由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了医院的能耗。3、美化环境好的灯光设计不仅可以为医院营造出一种温馨、舒适的环境，提高医护人员的工作效率，也能为病人提供一个舒适的环境，减少病人的病痛。利用灯光的颜色、投射方式和不同的

4、明暗亮度可创造出立体感、层次感，给病人一种艺术欣赏感。4、延长灯具寿命灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有效途径。智能照明控制系统能成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因而过早损坏。还可通过系统人为地确定电压限制，提高灯具寿命。智能照明控制系统采用了软启动和软关断技术，避免了灯丝的热冲击，使灯具寿命进一步得到延长。智能照明控制系统能成功地延长灯具寿命2-4倍。不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用，对于难安装区域的灯具及昂贵

5、灯具更具有特殊意义。5、安装方便快捷，线路无需修改与传统照明控制方式相比，智能照明控制系统采用控制总线将系统中各个输入、输出和系统支持单元连接，大截面负载电缆从输出单元的输出端直接接到照明灯具或其他用电负载上，而无需经过开关。安装时不必考虑控制关系，在整个系统安装完毕后再通过软件设置各单元的地址码，从而建立对应的控制关系。由于系统仅在输出单元与负载之间使用负载电缆连接，节省了大量原本要接到普通开关的线缆，缩短了安装施工时间并节省了人工费用。当系统控制方式需要修改时，无需修改硬件电路，只要在软件上修改对应控制关系即可。减少维护费用。6、可与其他系统联动控制智能照明可与其他系统联动控制，例如BA系

6、统，监控报警系统。当发生紧急情况后可由报警系统强制打开所有回路。7、提高管理水平，减少维护费用智能照明控制系统，将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使医院的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且同时将大大减少医院的运行维护费用，并带来极大的投资回报。3、设计依据 民用建筑设计通则GB503522005 民用建筑电气设计规范JGJ/T 16-92 智能建筑设计标准GB/T50314-2000 智能建筑评估标准DG/T08-2001 智能建筑工程质量验收标准GB50339-2003 智能建筑施工及验收规范(DG/TJ08-601-2001 J10099-2001) 国家

7、建筑标准设计电气装置标准图集、建筑电气安装工程图集4、产品选型公司简介爱默尔电子科技致力于照明控制系统的研究、开发及设计制造，被广泛应用至公共建筑、体育场、会展中心、购物商场、别墅、豪宅、高档酒店、写字楼、大型超市等，目前已经完成200多个智能照明工程。其系统的稳定性，显著的节能特性，在实际应用中得到了广大业主的一致好评。就照明控制系统而言，爱默尔考虑的不仅仅是控制照明光源的发光照明场景组合；同时，也考虑到系统的经济性、可靠性、实用性和系统运行后的节能特性以及整个建筑的智能化程度。系统原理概述MRTLC照明控制系统是一个二线制的智能控制系统，主要用于对照明系统的控制。除此之外还可以与其他如背景

8、音乐、消防、安保等系统联动。系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。MRTLC照明控制系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。MRTLC照明控制系统元件采用模块化结构、并已经有系统化产品、系统扩展方便。同时，通过专用接口元件及软

9、件，可能直截接入电脑进行实时监控，或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。MRTLC照明控制系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令 接受指令 执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。与BA系统的集成MRTLC照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。系统结构图中央监控计算机BA 系统局域网网络接口中央监控计算机Network Inte

10、rfaceMR网络网络接口系统拓扑图5、系统技术指标系统可以分区进行控制，并且可互相独立，各控制区自带CPU，即使中央监控功能停止工作，也不影响各分区设备的正常工作，网络通信也不会因此而中断，有效地保证了系统的稳定性。智能照明控制系统中的每个模块都具有编程接口，便于系统的调试和维护，如果有任何新的要求，可以随时输入新的程序或对原程序进行修改，以满足客户的需求。智能照明控制系统采用了软启动和软关断技术，避免了灯丝的热冲击，使灯具的使用寿命进一步得到延长。智能照明控制系统配置的专用软件WINTLC具有很高的稳定性，能有效管理和控制系统，操作界面友好、简单易学等特点；而且，可与TCP/IP网络兼容，

11、也可实现在网络上进行控制。在中央监控室中，可通过图形化的软件对系统中的每个模块进行有效的集中控制和管理，还能对负载的工作状态进行合理的检测，可直观地显示当前负载的工作状态；对照明控制软件设置好以后，可对各个不同区域的回路进行多种控制，并且不同区域间的设备工作相互独立，不会影响其他区域模块的工作状态，每个区域都可实现集中控制，定时控制，本地控制和场景控制。MRTLC 智能照明控制系统的网络为二级控制网络，一级网络（主干网络）为以太网网络，其通讯速率符合以太网通讯速率的标准为10Mbps；二级网络为M-BUS现场总线，通讯速率为19200bps。此外，TLC系列照明控制系统采用开放式系统结构，和空

12、调、取暖、防盗系统等其他楼宇自动化控制系统可采用硬件及OPC软件等方式实现联动，安装后扩展通信线路简单易行，且系统具有自诊断功能及系统分析功能。6、系统设计方案大堂区域照明医院大堂是病人长期经过、滞留的地方，为使病人有个安定的情绪，在医院门口不宜选择高亮度和华丽的灯具，应该给病人创造一个安静、舒适的环境。整个大厅的灯光由系统自动管理系统根据大厅运行时间自动调整灯光效果。本系统利用时钟控制器，设置白天、傍晚、夜晚、深夜等多种场景模式，将每天的工作时间根据时段划分，按照照明回路亮暗的不同搭配组合成多种不同的灯光效果（场景模式），并存储在可编程控制面板中，当需要改变灯光效果时，操作人员只需按一个键，

13、就可以调用某一灯光场景了。控制方式：中央控制：在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。定时控制：白天、傍晚、夜晚、深夜等定时控制。现场可编程开关控制：通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路或多个照明回路。隔灯控制：利用隔灯的方式区分照明回路，实现1/3、2/3、3/3照度控制。门诊候诊大厅照明候诊大厅为候诊人员提供一个舒适，温馨的环境。候诊大厅内灯光应多采用暖色光源，这样能有效放松病人心情，缓解病人压力。精心设计多种场景，在一天的不同时段，可随意切换。给候诊人员一种新颖的感觉，更加深了对医院的好感。控制方式：中央控制：在主控中心对所有照明回路进行

14、监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。定时控制：白天、傍晚、夜晚、深夜等定时控制。现场可编程开关控制：通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路或多个照明回路。住院部护士站照明住院部护士站为医院医护人员为主要人员提供服务的地方。护士站在每个楼层的灯光中是最醒目的，这样更加方便人员寻找。住院部护士站的灯光可通过设置多种场景，根据一天当中人流量的大小来进行不同的控制。白天的时候，室内外照度充足，护士站只需开启四周暗藏灯，既美化护士站周围环境，又方便人员寻找；傍晚时分，室内照度逐渐降低，护士站的灯光可逐渐开启，渐渐变亮，以达到补充室内照度效果；夜晚时段，室外照度较差，人员走动较为频

15、繁， 此时护士站的灯应全部开启，达到最亮，方便人员问询；在深夜后，为不影响病人休息，可关闭医护站大部分照明回路，只开启部分暗藏灯，方便病人以及家属的夜间活动。 精心设计多种控制场景，保存在可编程控制面板内，这样在需要的时候只需按动一键即可变换为所需场景。可编程控制面板位置放在护士站内，既方便操作人员操作，又不会被非工作人员乱按，防止误操作。控制方式：中央控制：在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。定时控制：白天、傍晚、夜晚、深夜等定时控制。现场可编程开关控制：通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路或多个照明回路。门诊室护士站照明门诊部护士站为医

16、院医护人员为人员提供服务的地方。护士站在每个楼层的灯光中是最醒目的，这样更加方便人员寻找。对护士站精心设计多种控制场景，保存在可编程控制面板内，这样需要的时候只需按动一键即可变换为所需场景。可编程控制面板位置放在护士站内，既方便操作人员操作，又不会被非工作人员乱按，防止误操作。 门诊室护士站的灯光也可通过设置多种场景，根据一天当中人流量的大小来进行不同的控制。白天的时候，室内外照度充足，护士站只需开启四周暗藏灯，既美化护士站周围环境，又方便人员寻找；傍晚时分，室内照度逐渐降低，护士站的灯光可逐渐开启，渐渐变亮，以达到补充室内照度效果；夜晚时段，室外照度较差，人员走动较为频繁， 此时护士站的灯应

17、全部开启，达到最亮，方便人员问询；在深夜后，为不影响病人休息，可关闭医护站大部分照明回路，只开启部分暗藏灯，方便病人以及家属的夜间活动。控制方式：中央控制：在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。定时控制：白天、傍晚、夜晚、深夜等定时控制。现场可编程开关控制：通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个或多个照明回路。住院部照明住院部是医疗建筑的一个重要组成部分，是病人治疗疾病、恢复健康的场所，病房内的灯光控制的好坏，直接关系到病人的情绪，影响到病人恢复健康时间的长短，直接或间接地对医疗齐作用。设计良好的灯光环境，能使病人感到舒适，心情舒畅，感到有家的温暖

18、，在最短的时间内达到良好的治疗效果。照明控制在其中起着举足轻重的作用。 病房内的照度标准为100lx, 光源色温小于3300K，在病房内使用较为柔和的暖色光源，有利于病人放松心情。白天的时候，室内外照度充足，住院部只需开启四周暗藏灯，既美化护士站周围环境，又方便人员寻找；傍晚时分，室内照度逐渐降低，住院部的灯光可逐渐开启，渐渐变亮，以达到补充室内照度效果；夜晚时段，室外照度较差，人员走动较为频繁， 此时护士站的灯应全部开启，达到最亮，方便人员问询；在深夜后，为不影响病人休息，可关闭医护站大部分照明回路，只开启部分暗藏灯，方便病人以及家属的夜间活动。控制方式：中央控制：在主控中心对所有照明回路进

19、行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。现场可编程开关控制：通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路或多个照明回路。公共区域照明（走廊、电梯厅和卫生间）走廊和卫生间在医院中是必不可少的，每层走廊和电梯厅等区域的照明是最能体现智能照明的节能特点，采用智能照明系统，可以有效的进行管理和控制。没用到智能照明时当走道没有人经过的时候而灯还依然亮着，这就大大浪费了电能。智能照明系统可以设置1/2，1/3场景，根据现场情况自由切换。也可以通过设置时间进行控制，在白天的时候，室外日光充足，只需要开启1/2或1/3场景模式，在傍晚的时候，室外日光逐渐降低，这时人流量也是一天中最高的时候，走

20、廊灯应该全部打开，等到深夜的时候，人流量非常小，为不影响病人休息，可关闭公共照明回路，只开启扶手暗藏灯，这样就最大限度的节约了能源。对于一些在深夜中，人员走动较少的公共区域；在深夜，可将公共照明区域的灯全关，以节约能源。卫生间内的灯光在深夜后，也可以采用红外控制，达到人来灯亮，人走灯灭的效果。这样避免了卫生间内灯光常亮给医院带来不必要的能耗。控制方式：中央控制：在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。定时控制白天、傍晚、夜晚、深夜定时控制。隔灯控制：利用隔灯的方式区分照明回路，实现1/3、2/3、3/3照度控制。现场可编程开关控制：通过编程的方式确定每个开关按键所控制的

21、回路，单键可控制单个回路或多个照明回路。7、MRTLC 产品简介MRTLC3000是由系统设备，照明控制器，现场装置(如可编程开关、各种感应器)所组成的。系统设备安装在中央监控中心，监控整个系统的所有照明回路，能够有效分析和管理整个照明控制系统的所有设备。-. 中央集中管理-. 图形模拟监控 -. 现场控制器的数据报告处理功能 -. 按照收集的信息数据产生事件记录和日志-. 监控照明回路的状态电脑系统 型号：DELL Precision T3400 CPU为Core 2 Duo E8400 主频3.0GHz 内存2G 硬盘250G 2个RS-232口 3个USB口 24倍速DVD驱动器 10/

22、100/1000M自适应网卡 键盘和鼠标 22英寸液晶显示器，显卡支持双显及视频输出 高速低噪音彩色激光打印机一台，打印幅面 A4、分辨率1200dpi、打印速率、12页/分、32M内存、并口、USB（含打印线缆） 预装Windows XP professional操作系统网关 型号：MRCL-CP3004 TLC总线和以太网之间信号转换装置 故障复位功能-系统故障时复位按钮 传输距离：1.2Km 35mm轨道安装 工作环境：-2050，095%RH 电源: 220VAC, 50Hz 主要的作用是实现全面的信息共享，完成底层通用控制器、现场总线与上层工作站之间的信息传递，数据存储，区域或远端报

23、警等功能 可脱离中央工作站独立完成所有控制功能，具有通讯服务接口，以保证可使用便携式操作终端进行现场编程调试 具有输入、输出能力，可连接模拟信号，开关信号、脉冲信号用于现场控制 与中央工作站使用同一种语言并采用标准数据库，可以同其他管理软件实现资源共享 具有10/100/1000M自适应以太网口，内嵌1500V电磁隔离，支持TCP/IP协议 具有32/16/8个RS-232/485/422串行通讯口，带15Kv ESD浪涌保护 提供TCP Server、TCP Client、UDP和Driver等工作模式 支持Modbus等规约网桥 型号：MRCL-CP3002 延长现场总线1.2KM 扩展总

24、线设备32个 工作电源：AC220V/50HZ 无负载功耗：小于3W 工作环境：-2055，095%RH 外观尺寸：234mm(W)*88.4mm(D)*70.3mm(H) 安装方式：标准35mm定导轨安装时钟控制器 型号: MRCL-TM3008 电压：220VAC, 50Hz 环境温度：050 湿度：20%90% 最多可以设置200条时钟控制日程 每条时钟控制日程可以设定为按周循环、按月循环或者按年循环 时钟控制日程也可以设置为单次控制 编程功能：PC机编程 35mm轨道安装4、6、8路继电器模块 型号: MRCL-RL3004ST16A MRCL-RL3006ST16A MRCL-RL3

25、008ST16A 每回路最大负载：16A 工作环境：-1055，095%RH 工作电压范围：220V（-15+20） 频率范围：50Hz（-5+20） 电源: 220VAC, 50Hz 自带面向全局的场景控制器 最多可存储200个场景 可以通过网络启动场景运行 电气机械寿命：100000次循环 无需断电的远程软件复位功能 具有短路保护，过载保护和接地保护 继电器模块闭合或断开时产生的电弧不应导致其故障 具备开关状态显示信号、系统状态提示信号，并有强制开关按键 继电器模块应为35mm轨道安装，继电器模块尺寸应与微型断路器尺寸相似6键可编程控制面板 型号：6键 MRCL-IP3006 实现多种功能

26、：单-开，单-关，单-开/关，组合-开/关，调 光，场景选择 有一联两键、两联四键和四联八键等多种规格选择 可通过发送命令对面板启用或者禁用的设定 带LED夜间背光突显按键状态功能 安装方式：标准86盒安装 可任意更换按键标签 软件和硬件的网络ID码设置 工作环境：-2055，095%RH 工作电源：DC12VDC30V 无负载功耗：小于1W 无须断电的软复位功能 能通过遥控器控制 具备场景功能电源模块 型号：MRCL-PW30242A输入电源AC220V/50HZ输出电源：MRCL-PW30242A： DC18V/2A无负载功耗：小于1W工作环境：-2055，095%RH 外观尺寸：234m

27、m(W)*88.4mm(D)*70.3mm(H)安装方式：标准35mm定导轨安装液晶触摸屏（7寸） 型号：MRCL-TS30CL7、TS30CL87寸液晶触摸屏基于Windows操作系统32bit真彩色分辨率：800*600具有中央监控软件的所有功能工作电源：AC220V/50HZ工作环境：040，2090%RH安装方式：埋墙式安装智能照明控制系统软件照明控制系统的专用软件WINTLC具有很高的稳定性，能有效管理和控制系统，操作界面友好、简单易学等特点。而且，可与TCP/IP网络兼容，也可实现在网络上进行控制。中央监控软件主要功能如下：通过接口软件监视、控制现场回路。通过中央监控软件可以完成以

28、下主要功能：实时监控：可将照明系统的状况用图形模拟显示在监视器上，操作者可在屏幕上观察到灯具的实际开关状态，并可通过鼠标点击灯具图形来控制各个回路。场景控制：在软件菜单上可设置多种场景模式，使用时只需点击相应的模式，系统自动执行。场景模式根据需要可增减和修改。时间控制：根据季节、作息时间、照度变化编制好时间控制程序，回路自动按程序开关。数据采集：系统可定期采集照明系统的各项数据，便于掌握灯具的使用时间和电费的自动记录。系统安全：监控软件内设置安全密码，对不同的操作人员的权限进行限制，根据用户要求不同权限的操作人员进行不同的操作。目 录1 设计任务与要求12 方案设计22.1 温度测量部分方案2

29、2.2 主控制部分方案33 硬件电路设计83.1 键盘单元83.2 温度控制及超温和超温警报单元103.3 温度测试单元113.4 温度控制器件电路113.5 七段数码管显示单元123.6 接口通讯单元144 电源输入部分165 程序设计175.1 程序结构分析175.2 主程序185.3 程序代码（详见附录 程序清单）186 测设分析197 结论208 附录218.1 使用说明218.2 程序清单219 参考文献301 设计任务与要求以单片机为核心设计一种多点温度控制系统，至少实现两路以上的温度测量与控制，被控温度范围30-60。选择一种温度传感器完成温度信号的检测，并以数字信号的方式传送给

30、单片机，利用数码管或液晶显示器实现被测温度的实时显示。其他功能可自由发挥。硬件部分包括：单片机系统及外围电路、温度检测电路、温度控制电路、按键控制电路、显示电路及通讯电路等。软件设计部分主要模块有：显示模块、键盘扫描及按键处理模块、温度信号处理模块、继电器控制模块、单片机与PC机串口通讯模块等。2 方案设计2.1 温度测量部分方案DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚

31、TO-92小体积封装形式，温度测量范围55125，可编程为912位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直

32、接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。图2-1温度芯片DS18B202.2 主控制部分方案AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flas

33、h片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和

34、成本等因素 ,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 024 MHz ,并且价格低廉 ,批量价在 10元以内。其主要功能特性： 兼容MCS-51指令系统 4k可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM 32个双向I/O口 4.3-5.5V工作电压 2个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口线 128x8 bit内部RAM 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3

35、级加密位 看门狗（WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针 可以看出AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟。同时, AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式何在RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一个硬件复位。AT89S5

36、1引角功能说明Vcc：电源电压GND：地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口，作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端口。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时

37、，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号校验期间，P1接收低8位地址。表2-1为P1口第二功能。表2-1 P1口第二功能端口引脚第二功能P1.5MOSI（用于ISP编程）P1.6MISO（用于ISP编程）P1.7SCK（用于ISP编程）P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流I。在访问位地址的外部数据存储器（如执行：MOVX Ri 指令）时，P2口线上的内（也即特殊功能寄存器，在整个访问期间不

38、改变。Flash 编程或校验时，P2也接收高位地址和其它控制信号。）P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流I。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表4-2。 表2-2 P3口的第二功能 端口功能第二功能端口引脚第二功能RXD（P3.0）串行输入口T0（P3.4）定时/计数器0外部输入TXD（P3.1）串行输出口T1（P3.5）定时/计数器1外部输入INT0（

39、P3.2）外中断0WR（P3.6）外部数据存储器写选通INT1（P3.3）外中断1RD（P3.7）外部数据存储器读选通RST：复位输入。当振荡工作时，RST引脚出现两个机器周期上高电平将使单片机复位。WDT益出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO 位缺省为RESET输出高电平打开状态。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目地，要注意的是：第当访问外部

40、数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位禁位后，只有一条MOVX 和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚伎被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，高有两次有效的PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU公访问外部程序存储器（地址0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如

41、果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时,该引脚加上12V的编程电压Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。AT89S51单片机内部构造及功能：特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片内空间分存如下图2-2所示。这些地址并没有全部占用，没有占用的地址不可使用，读这些地址将得到一个随意的数值。而写这些地址单元将不能得到预期的结果。中断寄存器：各中断允许控制位于IE寄存器，5个中断源的中断优先级控制位于IP寄存器。图2-2为AUXR辅助寄存器。图

42、2-2 AUXR辅助寄存器双时钟指针寄存器：为方便地访问内部和外部数据存储器，提供了两个16位数据指针寄存储器：PD0位于SFR区块中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，当SFR中的位DPS=0时选择DP0,而DPS=1时选择DP1。在使用前初始化DPS。图2-3 双时钟指针寄存器电源空闲标志：电源空闲标志（POF）在特殊功能寄存储器SFR中PCON的第4位（PCON.4）,电源打开时POF置“1”,它可由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。存储器结构：MCS-51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有64KB外部程序和数据的寻址空间。程序存储器：如果EA引脚

43、接地（GND），全部程序均执行外部存储器。在AT89S51,假如接至Vcc（电源），程序首先执行从地址0000H0FFFH（4KB）内部程序存储器，再执行地址为1000HFFFFH（60KB）的外部程序存储器。数据存储器：在AT89S51的具有128字节的内部RAM，这128字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行，128字节均可设置为堆栈区空间。看门狗定时器（WDT）：WDT是为了解决CPU程序运行时可能进入混乱或死循环而设置，它由一个14bit计数器和看狗复位SFR（WDTRST）构成。外部复位时，WDT默认为关闭状态，要打开WDT，必按顺序将01H和0E1H写到W

44、DTRST寄存器，当启动了WDT，它会随晶体振荡器在每个机器周期计数，除硬件复位或WDT溢出复位外没有其它方法关闭WDT，当WDT溢出，将使RST引脚输出高电平的复位脉冲。引脚图详见图2-4 图2-4 AT89S51单片机引脚图 3 硬件电路设计3.1 键盘单元单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。 键开关状态的可靠输入 ：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响在这种行列

45、式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图示的4*4键盘，说明线反转法工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下是通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。