1.概述
遠程同步燈系統(tǒng)能夠在300米的距離內(nèi)實現(xiàn)多個單片機控制器的同步功能。整個同步系統(tǒng)分為三大組成部分：單片機控制器、LED燈板以及同步信號傳輸線路。
系統(tǒng)框架如下所示：
2.各部分組成
1)單片機控制器
使用飛利浦P89C52單片機作為主控芯片。在300米的傳輸線路上由一臺控制器作為產(chǎn)生同步信號的主機，其余多臺控制器作為從機，接收從主機傳送來的同步信號。主機發(fā)送一次同步信號，所有控制器進行一次同步操作。
每一個控制器由89C52的最小系統(tǒng)加4個驅(qū)動芯片ULN2003組成，圖2和圖3顯示出具體的電路構(gòu)成和連接方式。帶上驅(qū)動芯片后，一個控制器就可以同時驅(qū)動24盞LED燈。
2)LED燈板
每一塊LED燈板帶24個LED燈，分為8組，每組有紅綠藍燈珠各一顆，即為8*3=24顆。每一顆燈珠帶300歐姆限流電阻。（參見圖3）
3)同步信號傳輸線路
遠程傳輸線路由傳輸導線和信號輸出、信號輸入端三部分組成。其中，主機與信號輸出端相連，各個從機與各自的信號輸入端相連。由于傳輸距離較遠，我們需要將傳輸電壓抬高至30伏特左右。具體輸出端（升壓）和輸入端（降壓）電路由圖4與圖5所示。
附加說明：在圖4與圖5的接口之間，可以接雙絞線作為同步信號的傳輸介質(zhì)。
3.同步系統(tǒng)軟件設(shè)計流程
1)問題的提出
單片機的運行速度是不同的。即使是同一型號的單片機在同一頻率標識的晶振下，同時上電開始運行同樣的程序，也不可能做到精確的同步。這種運行速度的差異性一開始可能不會被察覺，但是當系統(tǒng)運行時間久了之后，各個單片機之間的運行速度的差異性就會逐漸積累起來，一直能夠累計到我們不能容忍的程序。
因此，我們必須在這些的差異積累到一定程度之前，使所有的單片機在同一時刻運行到同樣的程序位置，這樣就可以清零正在積累的差異性，達到運行長時間都能夠同步的效果。
2)程序流程圖
初步設(shè)計同步系統(tǒng)中的主機和從機運行一輪效果（6個不同的燈光效果）之后，進行一次同步操作。用16MHZ晶振的實際測量效果是運行完一輪的時間為1分20秒左右。在進行同步操作之前，主機與從機運行相同的程序，以盡量減少不同程序引起的時間差異；在運行完6個效果之后，所有從機立刻進入等待狀態(tài)，不斷查詢中斷標志。而主機則在運行完效果之后再運行一段延時程序，這樣做的目的，是有意造成主從之間的快慢差異--主機慢，從機快。這樣從機就可以有充分的時間來響應(yīng)由主機發(fā)送過來的同步信號，消除之前積累的各個單片機實際運行的速度差異。流程圖如圖6所示。
通過實際測量，我們在300米距離內(nèi)運行10臺控制器，并進行了24小時的同步測試，運行效果良好，可以達到預期目的。
4.實測同步系統(tǒng)特性參數(shù)
1）遠程同步信號傳輸線路電路基本參數(shù)
傳輸電壓：30v
傳輸電流：0.04A（介質(zhì)為雙絞網(wǎng)線，長度300米）
消耗功率：1.2w
2）單片控制器及燈板功耗：5w
3）最大可同步距離：500米
4）最大可同步控制器數(shù)：待測
附錄A： 材料清單
從機材料清單
PART1、2電源部分：
器件種類
標號
型號參數(shù)
封裝
數(shù)量
橋堆
D2
DB107
直插
1
高速開關(guān)
U6
LM2576
TO-263
1
二極管
D1
IN8175
DIODE-0.4
1
電感
L1
100uH
直插
1
電容
C1
47Uf
直插
1
電容
C2
220uF
直插
1
電容
C4
100nF
貼片0603
1
電阻
R26
3K
0805
1
電阻
R27
1K
0805
1
PART3單片機最小系統(tǒng)
單片機
U1
P89S52XBN
DIP40
1
晶振
Y1
16MHz
RAD0.2
1
電阻
R28
10K
AXIAL-0.3
1
電容
C3
47uF
直插
1
電容
C5C6
33pF
AXIAL-0.3
2
PART4普通IO口上拉電阻
電阻
R1-----R25
1K
貼片0805
25
PART5同步信號接收電路
三極管
Q1
9015
SOT54
1
可控硅
Q2
100-6
SOT54
1
電阻
R29
300歐姆
0805
1
電阻
R30
5.1K
0805
1
電阻
R31、R32
1K
0805
2
電阻
R33
10K
0805
1
PART6 LED驅(qū)動
驅(qū)動芯片
U2------U5
ULN2003
SOP16
4
主機材料清單
PART1、2電源部分：
器件種類
標號
型號參數(shù)
封裝
數(shù)量
橋堆
D2
DB107
直插
1
高速開關(guān)
U6
LM2576
TO-263
1
二極管
D1
IN8175
DIODE-0.4
1
電感
L1
100uH
直插
1
電容
C1
47uF
直插
1
電容
C2
220uF
直插
1
電容
C4
100nF
貼片0603
1
電阻
R26
3K
0805
1
電阻
R27
1K
0805
1
PART3單片機最小系統(tǒng)
單片機
U1
P89S52XBN
DIP40
1
晶振
Y1
16MHz
RAD0.2
1
電阻
R28
10K
AXIAL-0.3
1
電容
C3
47uF
直插
1
電容
C5、C6
33pF
AXIAL-0.3
2
PART4普通IO口上拉電阻
電阻
R1-----R25
1K
貼片0805
25
PART5同步信號發(fā)生電路
三極管
Q1
9015
SOT54
1
可控硅
Q2
100-6
SOT54
1
電阻
R29
10K
0805
1
電阻
R30
5.1K
0805
1
電阻
R31
1K
0805
1
PART6 LED驅(qū)動
驅(qū)動芯片
U2------U5
ULN2003
SOP16
4
程序說明：主機與從機程序盡可能一樣，避免運行不同程序帶來的不同步效果。
主機只發(fā)送同步信號，以自己的時鐘運行 從機接收同步信號，
在約定的時間開始查詢中斷，體現(xiàn)“快等慢”這一原則
附錄B：試驗程序清單
主機程序：
//============================
// 主機程序
//
//============================
#include"myhead.h"
sbit P36=P3^6;
bit flag;
void main(void)
{
uchar i;
flag=0;
P36=1;
P0=0x00;
P1=0x00;
P2=0x00;
EA=0;
IT0=1; //主機本身不中響應(yīng)斷
EX0=0;
while(1)
{
for(i=0;i<5;i++)
RGBjianbian();
lable: for(i=0;i<5;i++)
RGBjianbian();
for(i=0;i<5;i++)
zhuizhu();
for(i=0;i<5;i++)
liushui();
for(i=0;i<5;i++)
shanshuo();
for(i=0;i<5;i++)
kaolong();
for(i=0;i<5;i++)
liushui2();
delay2();
P36=0;
flag=0;
flag=0;
flag=0;
flag=0;
goto lable;
}
}
void delay(void)
{
uchar i,j;
for(i=0;i<MAX;i++)
{ for(j=0;j<MAX;j++)
;
}
}
效果程序略
從機程序：
#include"myhead.h"
sbit P36=P3^6;
bit flag;
void main(void)
{
uchar i;
flag=0;
P36=1;
P0=0x00;
P1=0x00;
P2=0x00;
IT0=1; //下降沿觸發(fā)
EX0=1;
EA=1;
while(1)
{
for(i=0;i<5;i++)
RGBjianbian();
lable: for(i=0;i<5;i++)
RGBjianbian();
for(i=0;i<5;i++)
zhuizhu();
for(i=0;i<5;i++)
liushui();
for(i=0;i<5;i++)
shanshuo();
for(i=0;i<5;i++)
kaolong();
for(i=0;i<5;i++)
liushui2();
flag=0;
flag=0;
while(flag==0)
{ ; }
flag=0;
goto lable;
}
}
void delay(void)
{
uchar i,j;
for(i=0;i<MAX;i++)
{ for(j=0;j<MAX;j++)
;
}
}
效果程序略
void interrupt0(void) interrupt 0 using 2
{
flag=1;
}
下載文檔
