基于单片机的非接触式照明线路定位仪器设计

刘赟宇，李 岩，吴 杨，田 园

（中德职业技术学院 天津 300350）

随着人们生活水平的提高，室内装修中对照明线路暗线埋设的情况应用越来越普遍，对预埋线路进行准确定位是后期装修规划和施工建设前提。同时，工业生产的电气防火检测过程中，也需要利用线路定位仪器对隐蔽工程的线路走向，开路短路位置，空开和负载的对应位置等进行检测。通过将探测器芯片或模块与其他系统进行组合集成，可以构成实用的测量仪器[1]。

1 系统构成

系统主要由主控模块、电源模块、显示模块、电磁探测模块等组成。主控模块是由STC89C516单片机为控制核心，具有高速可靠、低功耗低价位、抗静电抗干扰的特点。电源模块采用LM2596做电源模块，LM2596属于开关型，功耗小，具有线性和负载调节，可以输出小于37 V的各种电压。显示模块使用LCD12864液晶显示。具有质量轻，耗电量低，选用串行输入时可减少单片机IO口等优势，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM （GDRAM）。照明线路电磁探测模块使用LM74HC14 6路施密特触发器件，内含6个独立的触发倒相器，在正逻辑中它们执行波形整形和倒相功能，探测模块的测试探针能够感到微弱的电磁场信号，此信号经电压放大器放大整形后，控制多谐振荡器和LED指示电路，针对照明线路进行测试效果明显。

2 系统设计

2.1 总体框图

系统由主控模块、电源模块、显示模块、电磁探测模块等组成，系统结构框图如图1所示。

图1 系统结构框图Fig.1 System structure diagram

2.2 电路构成

2.2.1 电源模块

电源由开关稳压电源提供220 V电压，12 V电压接2596稳压模块，为所有模块供电。

图2 电源模块Fig.2 The power supply module

2.2.2 电磁探测模块

利用电流流动产生电磁场的原理，随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起。当待测线路中没有电流流动时电磁场十分微弱，不足以产生感应信号；当有电流流过时将产生比较明显的电磁场。当探头感应到电磁场时，通过LM74HC14 6路施密特触发器件，内含6个独立的触发倒相器，在正逻辑中它们执行波形整形和倒相功能。在A环中形成自激震荡频率为50 Hz，然后在B环中形成第二个震荡电路，当有感应时形成自激震荡给三极管基级一个信号，同时驱动蜂鸣器示意。

图3 电磁探测模块Fig.3 Electromagnetic detection module

2.2.3 主控模块

主控模块利用STC89C516单片机设计程序实现以下功能：为了精确定位线路走向，可将指定待测区域划定7×7的经纬方格，打开开关给单片机上电，按下按钮1开启探测模块进行探测，当完成一个方格区域的时候按下按钮2实现计数器加一，当探头探到带电电缆时发出响声，给单片机一个中断[2]，单片机[3]把方格编号储存在数组当中，直到测量完成全部方格之后，再按按钮3回放所有检测到线路的方格编号。依据方格编号准确的画出照明线路的走向。

图4 模拟照明线路测试板Fig.4 Lighting circuit test board

主程序流程图如图5所示，显示模块如图7所示。

图5 程序流程图Fig.5 Flow chart of the program

2.2.4 源程序代码

本文的源程序代码如下：

#include

图6 主控模块Fig.6 Main control module

图7 LCD12864显示模块Fig.7 LCD12864 display module

#include

#define uchar unsigned char

#define uintunsigned int

sbitkaishi=P1^0； //开始检测

sbitjishu=P1^1； //方格加一

sbitqiehuang=P1^2； //开始测60 W的灯

uchardian_dat[14]；

ucharx，miao，fen，q，qq，ss；

voidzhongduan（）

{

IP=2；

EA=1； //全局中断开

IT0=1； //边沿触发

}

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； //定时器开关打开

y++；display1（）；

}

}

while（y==1）

{

if（jishu==0）

{

DelayMs（20）；

if（jishu==0）

{

while（jishu==0）；

x++；

EX0=1； //外部中断 0开

qq=0；

if（x>49）

{x=0；

y++；

TR0=0；

Write_Cmd（0x01）； //清除显示，并且设定地址指针为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）； //清除显示，并且设定地址指针为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； //给定初值， 这里使用定时器最大值从0开始计数一直到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 结束语

采用现代电磁学理论以及单片机[4]为代表的微机控制技术设计非接触式照明线路定位仪器，能够对预埋线路进行准确定位，同时在工业生产的电气防火检测过程中，也可以利用线路定位仪器对隐蔽工程的线路走向，开路短路位置，空开和负载[5]的对应位置等进行检测。设计过程中考虑可能存在的各种干扰因素，采用了软硬件结合的抗干扰技术[6]，提高了系统的稳定性。最后对系统进行了模拟性能测试，测试结果表明系统性能良好。

[1]胡立群，陈敦军，张开骁.基于单片机的可见光及紫外光强探测系统[J].电子设计工程，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.基于单片机的步进电机控制系统的研究[J].电子设计工程，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.单片机高级教程——应用与设计[M].2版.北京:北京航天航空大学出版社，2007.

[4]吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社，2002.

[5]沈任元，吴勇.常用电子元器件简明手册[M].北京:机械工业出版社，2004.

[6]王幸之.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2000.