利用微控制器实现带有实时时钟定时器和短信服务的照明控制设计外文翻译资料

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利用微控制器实现带有实时时钟定时器和短信服务的照明控制设计

I GAP. Raka Agung¹, I GAK. Diafari Djuni H²

¹Electrical Engineering Departement,

Engeneering Faculty, Udayana University

Bukit Jimbaran, Indonesia

1. mail: igapraka@yahoo.co.id

²Electrical Engineering Departement,

Engeneering Faculty, Udayana University

Bukit Jimbaran, Indonesia

摘要：本研究的目的是在一定条件下，使开关能够根据时间来开启和关闭照明。使用Arduino UNO微控制器作为主控器件，使用DS1307 实时时钟芯片，光电二极管和IComSat V1.1作为输入器件，输出信号给液晶显示屏和照明器件的开关。在这项研究中，使用光电二极管来检测明暗程度，用DS1307实时时钟芯片作为实时时间源，它的时间就等于实际时间。IComSat V1.1 SIM900 GSM/GPRS模块使得Arduino可以通过短讯服务与通讯设备进行通信。开关电路和驱动程序用来开关照明器件和Arduino UNO微控制器，这些程序已经被放入闪存。所得到的研究结果表明，微处理器控制的设备控制部件能够开启和关闭照明器件，并且按照计划进行工作。两盏灯可以根据实时时钟输入的默认时间来打开和关闭，并且可以通过短信来检查开启和关闭的状态。这两个照明器件都可以通过由移动设备发送，微处理器（IComSat）接收的短信来开启和关闭，而反馈照明条件已经被移动设备所接收，它对应于照明器件的开关状态。

关键词：微处理器，短讯服务，照明器件，实时时钟，通讯设备

Ⅰ 介绍

由于世界能源储备正在枯竭，节约能源应该持续进行。一种尝试是在不需要使用灯时将其关闭，反之亦然。随着电子产品领域时效性的提高，开启和关闭照明灯可以使用定时器来完成。使用光敏光电二极管来检测明暗有一些弱点，弱点包括光学表面传感器必须定期清洗，以便光线仍能穿透传感器的表面，所使用的元器件增加时需要信号调理电路。工作异常的计时器以及光电二极管可以通过增加短信通讯来补充，这样即使是在计时器和光电二极管传感器故障的情况下，也可以通过短信中介来控制灯的亮和灭。只有在光电二极管传感器不能正常工作时，灯的亮灭才能通过短信控制。对亮灯和灭灯的时间控制的研究已经有人进行过了。Huda使用微控制器AT89S51和短讯服务来控制照明的开启和关闭[1],Putra使用微控制器AT89S52实现了相同的功能[2]。Masinambow利用Arduino微控制器和安卓手机来打开和关闭电气开关[3]。Fadhil利用ATmega16微控制器和DS1307 实时时钟定时器来自动设置雾化浇水[4]。Khan一直在使用DS1307 实时时钟来实时了解发动机燃料箱的水平，以此检测燃料的消耗[5]。

本研究中使用了三种检测器件来检测，以便照明的开启和关闭可以更可靠地进行。使用DS1307 实时时钟定时器对照明进行默认的开启和关闭的设置[6]。通过光电二极管传感器得知照明灯当前打开或关闭的状态。照明灯也可以利用短信通过无线方式读取开启和关闭的条件来实现开启和关闭。利用短信控制灯光的开启和关闭可以在任何需要的时候执行。

Ⅱ 方法

设备的硬件框图如图1所示。

图1：设备硬件框图

该框图包括Arduino微控制器，LCD液晶屏，IComSat，灯和开关，光电二极管，实时时钟，通讯设备和电源供给。控制系统的中心位于一个Arduino微控制器上，它通过开关模块控制照明器件，并从光电二极管获得状态反馈信号。短讯服务通过IComSat与全球移动通信网络进行通信。RTC是一个实时时间的源，它被设置成与实际的当地时间相同。液晶显示器是用来显示测试结果的，以便操作人员或研究人员可以看到完整的数据来进行分析。

实现这一设备的整体步骤如下：

1. 硬件的设计
2. 组装硬件
3. 测试每个电路模块以及整合的过程
4. 编写和测试每个程序块中的程序
5. 对设备进行整体测试

在硬件上测试程序之前，可以先在Proteus电路仿真中查看程序的性能，并进行修改，以达到预期的性能。为了获得与设计时的预期一致的结果，将所有硬件和程序组合成一个整体进行测试，记录测试结果并进行分析。如果分析结果不符合设计的结果，则按照设计的要求改进设备的性能。

Ⅲ 结果与讨论

利用配备实时时钟和短讯服务的微控制器实现照明器件的控制，如图2-图4所示。

图2：微控制器控制的照明控制器

图3：微控制器控制的照明控制器的显示

图4：微控制器控制的照明控制器中的电子设备

整体设备的测试与讨论

1. 基于连接到Arduino的IComSatV1.1-SIM900模块测试和讨论

测试发送短信，并将微处理器接收到的短信将显示在液晶屏上，命令成功执行时照明灯执行的命令和相应的反馈信息，以及命令执行失败时对应的情况会在表1中看到。这个测试用于确定这些控制器的所有部件是否都能够按照计划运行。

表Ⅰ

测试发送短信，将移动设备接收到的信息显示在液晶屏上，命令成功实现时，照明灯执行相应的指令，并回复短信。

一些情况可以在图5-图9中看出。

1. 收到信息“SATU ON”

图:5：当收到“SATU ON”消息时，移动设备，照明灯和液晶屏的显示状态

1. 收到信息“DUA ON”

图6：当收到“DUA ON”消息时，移动设备，照明灯和液晶屏的显示状态

1. 收到信息“ALL ON”

图7：当收到“ALL ON”消息时，移动设备，照明灯灯和液晶屏的显示状态

1. 收到信息“ALL OFF”

图8：当收到“all off”消息时，移动设备，照明灯和液晶屏的显示状态

1. 收到信息“CHECK”

图9：当收到“check”消息时，移动，照明灯和液晶屏的显示状态

如果微控制器收到“CEK”消息，有三种可能的情况：灯1灭，灯2开或者两盏灯同开同灭。

表Ⅰ的测试结果表明，灯1和灯2可以随着微控制器（IComSat）收到的消息实现开启和关闭。根据由两个光电二极管得到的灯的开关条件向移动设备发送反馈消息的功能也已经根据计划实现了。

B. 基于实时时钟时间信息的光控制器的测试与讨论

利用基于时间信息的微控制器来调试光控制器，以确定实时时钟给出的时间是否符合实际情况。在这个测试中，第一盏灯每天的18时开，23时关，第二盏灯19时开，6时关。通过发送“check”消息来了解灯的开关状态。光控制器的测试结果以及用到的时间信息见表Ⅱ。

表Ⅱ

基于时间信息测试光控制器

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