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本设计属于单片机应用系统。确定单片机应用系统的总体方案，是系统设计极为重要、最为关键的一步。系统总体方案的好坏，将直接影响整个系统的性能及实施细则。方案的设计主要是依据受控对象的工作任务及其工艺要求而确定的。确定系统的设计方法大致如下：根据要求，首先确定出是采用开环控制系统还是闭环控制系统，或者是处理系统。然后选择检测元件，确定总体设计方案时，首先选择适当参数的元件，因为它是影响控制系统精度的重要因素。
2.1 系统结构设计
本论文采用MCS-51单片为核心设计了一个有键盘、通信接口和时钟的多功能控制器。键盘和时钟电路有一片单片机控制，由另一片单片机控制多功能控制电路，这两片单片机之间是由通信接口连接即串行通信。控制键盘的单片机作为上位机，键盘一般有两种输入方式，第一种是普通的开关按键，另外一种是感应键，为了降低成本本设计采用的是普通的开关键，普通按键接通时，作为“有键”输入信息，把按键信号经过处理后，将键值直接发送给作为下位机的单片机。多功能单片机作为下位机，它接受上位机发来的指令执行相应的操作，控制多路开关信号，调节电路等220V交流强电输出。多功能时钟控制器具备以下的功能：世界时钟显示，校正时、分等功能，空调分为高、中、低、关四个档位。音响的选台和开关，电饭煲的开，关控制，热水器的加热与停止控制等等。系统的结构如图1所示。
图1 系统的结构图
该控制系统在设计分为上位机和下位机两个大部分组成，以及各个子系统组成。上位机拥有键盘显示和通讯电路，全部由+5V供电。下位机是有电源、通讯两个部分组成。按照系统的功能要求控制系统的框图如下。
上位机的时钟采用内部中断的方式来控制，即利用定时器产生20000us的时间，到时产生一次内部中断，中断50次后，对时间的秒加一，751十秒后对分加一。
上位机的主要模块分为发送命令的键盘电路，负责时间同步的始终显示电路，和与下位机进行通信的通信电路。
上位机系统框图如图2所示。
(1) 键盘模块是负责接收用户端发送的命令，通过键盘把用户的命令转换为电信号，输入上位机处理器。
(2) 显示部分的功能是告诉用户当前控制系统的工作状态，同时它还提供整个系统的同步的时间，保证了整个系统的协调一致的工作。
(3) 通信模块是负责把上位机发送的命令通过编码之后传递给下位机，是两大功能部件共同的部件。
图2 上位机系统框图
下位机是主控部分，直接控制相应家用电器的继电器，所以下位机的软件部分应该包含以下必须的几部分：通讯模块，它是下位机正常工作的最重要的部分程序。控制模块：按收到的键值的不同，执行不同的控制功能。上位机的键盘采用开关键，显示部分用四位一体的LED共阴极数码管。下位机系统框图如图3所示。
图3 下位机系统框图
(1) 下位机的控制部分是把下位机接受的命令转化为控制信号，驱动相应的继电器工作，实现控制的功能。
(2) 通信部分是负责和上位机的信息交换，保证了整个系统的协调一致。
上位机和下位机的实现和设计思路如下所述。
上位机主要包括键盘，显示，通讯三个部分组成，键盘采用普通键盘，“有键”作为输入信息。显示电路采用动态的LED显示技术，用的是四位一体共阴极的数码管显示，作为时间显示器。
下位机主要有单片机基本电路，稳压电路，通信接口及多路强电开关等组成。下位机的通信模块与上位机的通讯模块之间的连接，是下位机的RXD、TXD和上位机的TXD、RXD分别对接。实现两者之间的双向通信。下位机接受上位机发送的命令，执行上位机的按键功能。如果上位机下达的是某个开关键的键值，对应的下位机就会执行一次继电器的关或者开一次。
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