基于PWM的路燈節能裝置的設計

　　3.4 時(shí)鐘芯片電路設計

　　Dallas半導體公司的DS1302涓流充電時(shí)鐘芯片是一個(gè)可編程I2C串行接口時(shí)鐘芯片，還提供31字節的非易失SRAM用于數據存儲，結構簡(jiǎn)單，可以通過(guò)單片機任意的I/O口作為SCL和SDA信號線(xiàn)，編程簡(jiǎn)單，成本較低；缺點(diǎn)是掉電數據丟失。存儲相應數據的話(huà)可用超級電容或可充電電池備份系統的時(shí)間和日期。其電路如圖6所示。

　　3.5 LCD電路設計

　　在下位機工作的過(guò)程中，要對系統的參數要進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。對于顯示模塊，采用LCD液晶顯示器，其型號為CM19264。與LED比較，它的工作電流小，顯示容量大，可實(shí)現漢字及圖像的顯示，美觀(guān)、大方、顯示方便。在編程上，LCD有獨立的控制器及內部存儲器，其顯示能夠被內部的控制器所存，因此并不需要動(dòng)態(tài)掃描，節省了系統的時(shí)間。

　　3.6 鍵盤(pán)設計

　　通過(guò)鏈式按鍵設定系統參數。鏈式按鍵在軟件編程上類(lèi)似行列式鍵盤(pán)，本設計采用15個(gè)鍵，共用了單片機的6個(gè)I/O端口。共設置了10個(gè)數字鍵，4個(gè)方向選擇鍵和一個(gè)確認鍵，使得鍵盤(pán)接口設計的人性化。相對于行列式鍵盤(pán)節省了2個(gè)I/O端口。

　　3.7 電源電路設計

　　在系統工作現場(chǎng)電源可以實(shí)現現場(chǎng)取電，將電網(wǎng)電壓通過(guò)變壓器變換，然后通過(guò)整流電路將其變換為直流電，再通過(guò)集成穩壓器將其穩定在某個(gè)電壓值為系統工作提供電源。采用±5V和±12V電源供電。電源模塊可采用線(xiàn)性三端穩壓器78LM05、79LM05、78LM12、79LM12，78xx系列的靜態(tài)電流在5mA~8Ma,，在使用中要通過(guò)散熱片對其進(jìn)行散熱，提高電源效率，并且右超載或短路保護，技術(shù)成熟，成本低廉。ADC基準電壓采用LM336-5.0芯片，同時(shí)更加保證了ADC的量程及其采樣精度。

　　4 系統軟件設計

　　前述硬件電路的各個(gè)模塊是本系統對現場(chǎng)電壓采樣的基礎，微控制器的程序編寫(xiě)是整個(gè)下位機系統的核心，能夠協(xié)調各個(gè)模塊高效準確的工作。單片機程序設計包括電網(wǎng)電壓采集A/D轉換子程序、LCD顯示子程序、鍵盤(pán)控制子程序、數字信號處理子程序、控制輸出子程序、串行通信子程序六個(gè)主要的部分。

　　系統上電后，先對單片機的內部資源進(jìn)行初始化，包括設置堆棧指針、中斷的禁止及優(yōu)先級的決定、設置各個(gè)定時(shí)/計數器的工作方式等；然后對單片機的外部設備進(jìn)行初始化，包括LCD、時(shí)鐘芯片以及串口。初始化之后系統開(kāi)始工作，首先采樣電網(wǎng)電壓，并且進(jìn)行計算，根據相應的算法控制電網(wǎng)電壓；對鍵盤(pán)和LCD顯示器接口進(jìn)行查詢(xún)，顯示各設定值，并且進(jìn)行設定；適時(shí)讀取時(shí)間芯片的時(shí)間值，并且根據不同的時(shí)間段對電網(wǎng)分等級調控。用中斷方式將數據從串口上傳。

　　5 系統抗干擾措施

　　系統運行在復雜的環(huán)境中，容易運行失控，使得程序進(jìn)入死循環(huán)，甚至發(fā)出錯誤的執行動(dòng)作，造成很大的損失。系統的抗干擾能力在很大程度上決定了其工作的可靠性，這樣就應在設備、系統的設計過(guò)程中把抗干擾問(wèn)題放在重要的位置來(lái)考慮。在本設計中主要運用了以下幾種硬件抗干擾的措施：

　?。?）獨立電源

　　為了使模擬電路部分和數字電路部分的隔離，設計了獨立電源對數字電路部分進(jìn)行供電。因此系統數字部分采用獨立的電源供電，這樣不僅可以使模擬部分和數字部分進(jìn)一步隔離，也可抑制由于電網(wǎng)諧波增多和電壓不穩所帶來(lái)的尖峰、過(guò)壓、浪涌等現象對系統數字部分的影響，從而保證了檢測系統正常工作。

　?。?）接地措施

　　系統的模擬地、數字地接與外殼地采用單點(diǎn)接地，如果采用多點(diǎn)接地，多個(gè)接地點(diǎn)之間可能產(chǎn)生電位差，繼而產(chǎn)生噪聲電流，影響系統的正常工作。

　?。?）PCB布線(xiàn)抗干擾

　　為了保證信號傳輸的正確性在設計，在設計PCB的信號走線(xiàn)時(shí)，按照以下原則設計了信號線(xiàn)：走線(xiàn)盡可能短而粗，拐彎時(shí)走45°斜線(xiàn)或弧線(xiàn)，絕對避免90°拐角；數字線(xiàn)和模擬線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)，若無(wú)法避免，則兩者垂直走線(xiàn)；大電流快速信號線(xiàn)盡量靠近地線(xiàn)，必要時(shí)采取電容濾波。

　　6 總結

　　路燈節能裝置安全可靠，延長(cháng)了路燈使用壽命，減少了電能消耗，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。