2 控制電路的硬件設計

控制系統(tǒng)的硬件電路由控制單片機、A/D轉換器、LCD顯示、時鐘電路、伺服驅動器等組成。硬件框圖如圖3所示。

2.1 單片機

單片機采用P89C51RD2，P89C51RD2單片機具有64K并行可編程的非易失性FLASH 程序存儲器，并可實現對器件串行在系統(tǒng)編程ISP 和在應用中編程IAP。在系統(tǒng)編程ISP（In-system Programming），內部有1KB的RAM，通過并行編程器選擇6 時鐘/12 時鐘模式（芯片擦除后默認的時鐘模式為12 時鐘），4 個中斷優(yōu)先級，雙DPTR 寄存器，可編程計數器陣列PCA，PWM輸出等功能。P89C51RD2單片機應用到本系統(tǒng)中不用外擴程序存儲器及數據存儲器，單片機的所有I/O口均工作在普通I/O工作方式，為節(jié)約口線，外圍器件均選用帶串行數據通訊的芯片，為防止干擾所有與強信號打交道的信號線均采用光電隔離，串口經電平轉換后一方面可做ISP功能，另一方面將來可與上位機進行通信。

2.2 模數轉換電路

模數轉換電路由信號調理電路及A/D轉換電路組成。信號調理電路主要功能是將外部的電壓、電流和環(huán)境光線等信號轉換成A/D能夠接受的信號范圍，A/D轉換芯片采用TLC2543轉換器。TLC2543是14通道輸入的12位A/D轉換器，芯片內部利用3個通道，外部有11個通道，輸入電壓是0~5V（VER-=0，VER+=5V），TLC2543與CPU的接口采用SPI方式，其管腳有轉換結束EOC、片選CS、數據輸入DI、數據輸出DO，TLC2543可工作在8位和12位方式，可在初始化中選擇，轉換啟動利用命令方式，只要在命令中送入相應的通道號TLC2543即開始轉換，轉換結束后EOC有低脈沖送到單片機，單片機響應中斷后可對TLC2543讀轉換數據，同時可送下一通道啟動命令。

2.3 步進電機驅動電路

步進電機驅動采用市售的步進電機驅動模塊，與單片機接口只需5條線，模塊的管腳有方向控制、步進脈沖、制動信號、GND和VCC。單片機采集三相電壓后，與設定值比較運算后，決定步進電機的運行方向及步進脈沖數，一旦輸出電壓在誤差范圍內，步進電機即停止運行。

2.4 顯示及鍵盤電路

顯示器采用128×64LCD顯示器，各數據可分屏顯示，顯示器與單片機的接口是4線式串行數據傳輸方式。鍵盤采用4×4矩陣式鍵盤，共16個按鍵，通過鍵盤可設定系統(tǒng)時間、穩(wěn)定電壓、經緯度、開關路燈時間等參數。

2.5 環(huán)境光線檢測電路

環(huán)境光線檢測電路的功能是檢測室外的光線，只要在設定時啟動此功能，當室外光線暗到一定程度時，裝置可自動開啟路燈。電路如圖4所示。