3。2调试工具 14

3。3 单片机系统 14

3。3。1单片机最小系统 15

3。3。2温度采集芯片 15

3。3。3液晶显示 16

第四章照明控制系统的软件设计 17

4。1串口通信程序设计 17

4。2 定时器程序设计 20

4。3Modbus功能模块设计 22

4。4超温保护功能模块设计 23

4。5 PWM功能模块设计 25

第五章系统调试 27

结语 32

致谢 33

参考文献 34

附录 34

第一章 绪论

1 意义

水下机器人可以代替人工在水下作业，特别是进入一些困难的领域，例如在高度危险的环境中，污染环境和零能见度水域。因为水下机器人有观测设备（摄像机、摄像机、灯光等）和操作设备（机械手、刀具、吸尘器等）,它可以代替人进行考古，探究海洋资源，救护等工作[2]。水的透光能力差，吸收光的能力很强，在水下很深的地方就比较暗，水下机器人在水下观察和作业时,就需要不同的灯光亮度进行照明运动，调光控制系统对水下机器人很重要[3]。

2 研究背景现状

3 主要研究内容

（1）理解并掌握Modbus RTU协议的基本内容，包括报文格式、功能码设置、CRC校验等。

（2）掌握PIC系列单片机的基本原理、外围电路的扩展以及基本软件编程方法。

（3）设计一种水下机器人的LED照明调光灯控制器，能够实现LED灯亮度的任意调节。

（4）控制方式分别为外部输入模拟量控制和通信控制指令控制，通信协议采用标准的Modbus RTU协议，控制器产生占空比可调的PWM控制LED灯的亮度。

（5）所设计的控制器具有一定的保护功能，如超温、漏水、过流过压保护灯。

4 研究方法

1。硬件电路设计。

2。软件程序设计。

2。 超温保护功能设计。

3。 利用Modbus RTU调试工具，发送运行指令，实现通信。

4。 连接LED驱动设备进行驱动，实验验证。

本课题要求单片机能够在Modbus 协议下根据调试工具发送的指令，产生频率和占空比可调的PWM波，来驱动照明控制系统的灯光，LCD能不断显示当前温度和亮度。

PIC18F4520单片配置有CCP模块，可以作为PWM波产生的寄存器。对其进行写操作，设置占空比，产生PWM。整个系统的超温保护功能设计，是通过对系统的温度和灯光亮度实时监控。并在LCD上显示出来，以便及时做出应对措施。通信是在Modbus 协议下进行的，Modbus RTU调试工具发送下达指令，能够实现上位机与单片机的正常通信。

第二章 照明控制系统简介

2。1 通信协议

Modbus通信协议有ASCII模式和RTU(远程终端单元)模式。其中ASCII模式是将一个字节分成两个ASCII字符来发送。RTU模式信息帧，包含2个四位16进制字符，RTU模式是以16进制的方式来进行数据发送和接收, 其中一个字节就是一帧数据。RTU模式表达相同的信息需要更少的位数，RTU的数据传送效率远远高于ASC II的传输模式。现在大多数企业工程都采用的是Modbus RTU模式。在共用一个网络下, 无论主机还是从机, 都必须保持相同的通信模式和传输速率。现在，Modbus协议中常用的波特率为1 200 比特 /秒～ 19 200 比特 /秒传输速率范围内，本次系统设计我们采用的是9600比特/秒[2]。