基于單片機的非接觸式照明線路定位儀器設(shè)計

劉赟宇，李 巖，吳 楊，田 園

（中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津 300350）

隨著人們生活水平的提高，室內(nèi)裝修中對照明線路暗線埋設(shè)的情況應(yīng)用越來越普遍，對預(yù)埋線路進行準(zhǔn)確定位是后期裝修規(guī)劃和施工建設(shè)前提。同時，工業(yè)生產(chǎn)的電氣防火檢測過程中，也需要利用線路定位儀器對隱蔽工程的線路走向，開路短路位置，空開和負載的對應(yīng)位置等進行檢測。通過將探測器芯片或模塊與其他系統(tǒng)進行組合集成，可以構(gòu)成實用的測量儀器[1]。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主要由主控模塊、電源模塊、顯示模塊、電磁探測模塊等組成。主控模塊是由STC89C516單片機為控制核心，具有高速可靠、低功耗低價位、抗靜電抗干擾的特點。電源模塊采用LM2596做電源模塊，LM2596屬于開關(guān)型，功耗小，具有線性和負載調(diào)節(jié)，可以輸出小于37 V的各種電壓。顯示模塊使用LCD12864液晶顯示。具有質(zhì)量輕，耗電量低，選用串行輸入時可減少單片機IO口等優(yōu)勢，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM （GDRAM）。照明線路電磁探測模塊使用LM74HC14 6路施密特觸發(fā)器件，內(nèi)含6個獨立的觸發(fā)倒相器，在正邏輯中它們執(zhí)行波形整形和倒相功能，探測模塊的測試探針能夠感到微弱的電磁場信號，此信號經(jīng)電壓放大器放大整形后，控制多諧振蕩器和LED指示電路，針對照明線路進行測試效果明顯。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體框圖

系統(tǒng)由主控模塊、電源模塊、顯示模塊、電磁探測模塊等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 System structure diagram

2.2 電路構(gòu)成

2.2.1 電源模塊

電源由開關(guān)穩(wěn)壓電源提供220 V電壓，12 V電壓接2596穩(wěn)壓模塊，為所有模塊供電。

圖2 電源模塊Fig.2 The power supply module

2.2.2 電磁探測模塊

利用電流流動產(chǎn)生電磁場的原理，隨時間變化的電場產(chǎn)生磁場，隨時間變化的磁場產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場可由變速運動的帶電粒子引起，也可由強弱變化的電流引起。當(dāng)待測線路中沒有電流流動時電磁場十分微弱，不足以產(chǎn)生感應(yīng)信號；當(dāng)有電流流過時將產(chǎn)生比較明顯的電磁場。當(dāng)探頭感應(yīng)到電磁場時，通過LM74HC14 6路施密特觸發(fā)器件，內(nèi)含6個獨立的觸發(fā)倒相器，在正邏輯中它們執(zhí)行波形整形和倒相功能。在A環(huán)中形成自激震蕩頻率為50 Hz，然后在B環(huán)中形成第二個震蕩電路，當(dāng)有感應(yīng)時形成自激震蕩給三極管基級一個信號，同時驅(qū)動蜂鳴器示意。

圖3 電磁探測模塊Fig.3 Electromagnetic detection module

2.2.3 主控模塊

主控模塊利用STC89C516單片機設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：為了精確定位線路走向，可將指定待測區(qū)域劃定7×7的經(jīng)緯方格，打開開關(guān)給單片機上電，按下按鈕1開啟探測模塊進行探測，當(dāng)完成一個方格區(qū)域的時候按下按鈕2實現(xiàn)計數(shù)器加一，當(dāng)探頭探到帶電電纜時發(fā)出響聲，給單片機一個中斷[2]，單片機[3]把方格編號儲存在數(shù)組當(dāng)中，直到測量完成全部方格之后，再按按鈕3回放所有檢測到線路的方格編號。依據(jù)方格編號準(zhǔn)確的畫出照明線路的走向。

圖4 模擬照明線路測試板Fig.4 Lighting circuit test board

主程序流程圖如圖5所示，顯示模塊如圖7所示。

圖5 程序流程圖Fig.5 Flow chart of the program

2.2.4 源程序代碼

本文的源程序代碼如下：

#include

圖6 主控模塊Fig.6 Main control module

圖7 LCD12864顯示模塊Fig.7 LCD12864 display module

#include

#define uchar unsigned char

#define uintunsigned int

sbitkaishi=P1^0； //開始檢測

sbitjishu=P1^1； //方格加一

sbitqiehuang=P1^2； //開始測60 W的燈

uchardian_dat[14]；

ucharx，miao，fen，q，qq，ss；

voidzhongduan（）

{

IP=2；

EA=1； //全局中斷開

IT0=1； //邊沿觸發(fā)

}

void Init_Timer0（void）

{

TMOD=0X01；

ET0=1；

TH0=（65536-50000）/256；

TL0=（65536-50000）%256；

EA=1；

}

void main（）

{

uchar y；

p:Init（）；

zhongduan（）；

Init_Timer0（）；

display（）；

display2（）；

write_sfm1（2，fen）；

write_sfm1（4，miao）；

while（1）

{

if（kaishi==0）

{

DelayMs（10）；

if（kaishi==0）

{

while（kaishi==0）；

TR0=1； //定時器開關(guān)打開

y++；display1（）；

}

}

while（y==1）

{

if（jishu==0）

{

DelayMs（20）；

if（jishu==0）

{

while（jishu==0）；

x++；

EX0=1； //外部中斷 0開

qq=0；

if（x>49）

{x=0；

y++；

TR0=0；

Write_Cmd（0x01）； //清除顯示，并且設(shè)定地址指針為00H

ss++；

}

write_sfm1（0，x）；

while（jishu==0）；

}

}

}

while（y==2）

{

ucharhh；

display3（）；

if（ss==1）

{

display4（）；

}

if（ss==2）

{

ss=0；

display5（）；

}

write_sfm1（2，fen）；

write_sfm1（4，miao）；

write_sfm（3，dian_dat[0]）；

write_sfm（5，dian_dat[1]）；

write_sfm（7，dian_dat[2]）；

write_sfm2（0，dian_dat[3]）；

write_sfm2（2，dian_dat[4]）；

write_sfm2（4，dian_dat[5]）；

write_sfm2（6，dian_dat[6]）；

write_sfm3（0，dian_dat[7]）；

write_sfm3（2，dian_dat[8]）；

write_sfm3（4，dian_dat[9]）；

write_sfm3（6，dian_dat[10]）；

if（qiehuang==0）

{

DelayMs（20）；

if（qiehuang==0）

{

while（qiehuang==0）；

//TR0=1；

miao=0；

fen=0；

q=0；

Write_Cmd（0x01）； //清除顯示，并且設(shè)定地址指針為00H

for（hh=0；hh<11；hh++）

{

dian_dat[hh]=0；

}

y=0；

goto p；

}

}

}

}

}

voidISR_Key（void） interrupt 0 using 1

{

uchari；

i++；

if（i==5）

{

i=0；

EX0=0；

dian_dat[q]=x；

q++；

}

}

void Timer0_isr（void） interrupt 1 using 1

{

uchar p；

TH0=（65536-50000）/256； //給定初值， 這里使用定時器最大值從0開始計數(shù)一直到65535溢出

TL0=（65536-50000）%256；

p++；

if（p==20）

{

p=0；

miao++；

if（miao==59）

{

miao=0；

fen++；

}

write_sfm1（2，fen）；

}

write_sfm1（4，miao）；

3 結(jié)束語

采用現(xiàn)代電磁學(xué)理論以及單片機[4]為代表的微機控制技術(shù)設(shè)計非接觸式照明線路定位儀器，能夠?qū)︻A(yù)埋線路進行準(zhǔn)確定位，同時在工業(yè)生產(chǎn)的電氣防火檢測過程中，也可以利用線路定位儀器對隱蔽工程的線路走向，開路短路位置，空開和負載[5]的對應(yīng)位置等進行檢測。設(shè)計過程中考慮可能存在的各種干擾因素，采用了軟硬件結(jié)合的抗干擾技術(shù)[6]，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后對系統(tǒng)進行了模擬性能測試，測試結(jié)果表明系統(tǒng)性能良好。

[1]胡立群，陳敦軍，張開驍.基于單片機的可見光及紫外光強探測系統(tǒng)[J].電子設(shè)計工程，2013（24）:81.HU Li-qun，CHEN Dun-jun，ZHANG Kai-xiao.The visible light and UV-light detection system based on microProcessor[J].Electronic Design Engineering，2013（24）:81.

[2]魏雅.基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)的研究[J].電子設(shè)計工程，2013（18）:156.WEI Ya.Research of stepper motor control system based on singlechip[J].Electronic Design Engineering，2013（18）:156.

[3]何立民.單片機高級教程——應(yīng)用與設(shè)計[M].2版.北京:北京航天航空大學(xué)出版社，2007.

[4]吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.單片機實踐與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002.

[5]沈任元，吳勇.常用電子元器件簡明手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[6]王幸之.單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2000.