单片机多机通讯在家居系统中的应用

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1、单片机多机通讯在家居系统中的应用――居室温度湿度及灯光监控系统设计摘要：本系统利用多片MCU组成了一个简单的居室环境监控网络，具有性能好、检测精度高、操作简单的优点。本系统采用主从式多机通讯网络结构，以RS-485总线标准进行通讯，具有很高的抗干扰能力。各室的温度及湿度均可以集中到上位机显示。设有温度、湿度的上下限报警，提示环境已不适合居住。另外上位机还能对各室的日光灯及白炽灯进行控制。本文的主要工作为设计硬件和软件。分别介绍了温度测量传感器、湿度传感器、A/D转换器的功能，及一些微控制器的性能和参数。

2、软件部分主要介绍设计思想及程序流程，并给出了程序清单。关键字：居室；温度；湿度；RS-485；单片机多机通讯引言进入20世纪90年代后期以来，数字化技术取得了更加迅猛的发展并日益渗透到各个领域。随着科技的飞速发展，人们的生活水平也正日益提高，人们对自己的生活环境也越来越关注。因此让我们的生活变得更舒适、更方便已成为我们每个人努力奋斗的目标。智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。智能信息家电由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。现代的智能家居系统要求各信息家

3、电产品之间进行相互通讯，从而为住户营造一个安全、舒适、便捷、高效的居住和生活环境。目前的智能家居系统内部多是以RS-485、CAN总线、以太网等总线及通过能源线进行联网通讯[1]。采用能源线通讯的好处是，不需要在家里重新布线，可利用现有的电源插座；但它的通讯协议复杂，且硬件成本高。虽然以太网实现联网布线简单，比RS-485、CAN等更便宜，但对于单片机来说，实现起来比较困难。而RS-485则不同，其实现最为简单，非常容易与单片机接口。基于单片机的RS-485多机通讯系统对于家庭内部的一个小型监控系统来说

4、，布线非常容易。因此基于单片机的RS-485多机通讯系统在家居方面很有应用价值。1　系统简介本系统采用模块化设计思想，主从式设计结构，监控4个居室的环境参量（包括温度、湿度及对居室灯光的控制）。系统采用一片AT89C51作为上位机，向下位机发送控制命令和数据及接收下位机传送过来的数据，并采用4位数码管显示各居室的温度值和相对湿度值。该系统共设有5个按键（包括复位键、进入键、返回键、上调键和下调键）。另外数码管还兼有辅助显示功能，以节省键盘。下位机采用AT89C2051单片机检测各居室的温度及湿度，并对这

5、些参数进行调节控制；采用MICROCHIP公司的PIC12C508A控制各居室的日光灯和白炽灯的亮度。4片AT89C2051单片机与主机之间采用RS-485总线标准进行通讯，分别安装在各个居室，与主机的通讯地址为00H、01H、02H、03Ｈ。1.1主要性能参数1.工作电压：ＡＣ２２０Ｖ±１０%2.测量范围：温度０℃—+50℃相对湿度+25％ＲＨ－+75％ＲＨ3.测量精度：温度＜±0.5℃相对湿度＜±5ＲＨ4.控制精度：相对湿度＜±5ＲＨ5.18显示方式：温度值小数点浮动显示三位有效数字，相对湿度小数点

6、浮动显示三位有效数字1.2　主要功能1.显示：当数码管显示“――00”“――01”“――02”“――03”分别表示对0、1、2、3室进行操作；当数码管显示“Ｌ―――”“Γ―――”“Ｈ―――”分别表示对灯光、温度、湿度环境参量进行操作；当数码管显示“－Ｆ――”“－Ｌ――”分别表示对居室的日光灯、白炽灯操作；当数码管显示“―――0”“－――1”分别表示对居室白炽灯的开、关（兼调亮、调暗功能）；当数码管显示“－ｄ――”“－ｓ――”分别表示对下位机传来的数据进行显示、对下位机进行设定控制目标值操作；当目标操作完

7、成后显示“good”，表示操作已成功。2.下位机不仅能接受上位机对其灯光的控制，而且能够做到本地控制。3.对灯光的控制（尤其是对白炽灯）具有记忆性。4.上位机可对下位机设定相对湿度控制目标。在上电复位后，如上位机不对下位机进行人工干扰，下位机自动把各室环境湿度参量设定为默认值：45％ＲＨ。5.当采集环境参量数据超过上下限值时系统报警,表明环境已不适合居住,提示主人采取相应的措施。2　系统设计方案的选择及论证2.1　设计思想设计时，考虑到由于要检测各居室的环境参量，传感器就必须安装在各居室，为了缩短从传感

8、器到单片机的信号传输距离，以避免远距离传输，可采用主从式多机通讯系统设计。信号在主从机之间传输时，为了提高抗共模干扰能力、提高传输距离，可采用RS-485总线标准，同时以便与其它设备接口。为了降低设计难度，可采用模块化设计思想。2.2　系统结构框图根据上述设计思想，设计系统结构如图3-1所示。2.3灯光控制模块2.3.1灯光控制方案目前市场上的白炽灯普遍存在调光效果差，寿命短，不容易实现集中、智能控制等缺点。随着数字化技术的迅猛发展，针对这