基于PWM的路燈節能裝置的設計

　　3.4 時鐘芯片電路設計

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

　　3.5 LCD電路設計

　　在下位機工作的過程中，要對系統的參數要進行實時顯示。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，可實現漢字及圖像的顯示，美觀、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，因此并不需要動態掃描，節省了系統的時間。

　　3.6 鍵盤設計

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

　　3.7 電源電路設計

　　在系統工作現場電源可以實現現場取電，將電網電壓通過變壓器變換，然后通過整流電路將其變換為直流電，再通過集成穩壓器將其穩定在某個電壓值為系統工作提供電源。采用±5V和±12V電源供電。電源模塊可采用線性三端穩壓器78LM05、79LM05、78LM12、79LM12，78xx系列的靜態電流在5mA~8Ma,，在使用中要通過散熱片對其進行散熱，提高電源效率，并且右超載或短路保護，技術成熟，成本低廉。ADC基準電壓采用LM336-5.0芯片，同時更加保證了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模塊是本系統對現場電壓采樣的基礎，微控制器的程序編寫是整個下位機系統的核心，能夠協調各個模塊高效準確的工作。單片機程序設計包括電網電壓采集A/D轉換子程序、LCD顯示子程序、鍵盤控制子程序、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主要的部分。

　　系統上電后，先對單片機的內部資源進行初始化，包括設置堆棧指針、中斷的禁止及優先級的決定、設置各個定時/計數器的工作方式等；然后對單片機的外部設備進行初始化，包括LCD、時鐘芯片以及串口。初始化之后系統開始工作，首先采樣電網電壓，并且進行計算，根據相應的算法控制電網電壓；對鍵盤和LCD顯示器接口進行查詢，顯示各設定值，并且進行設定；適時讀取時間芯片的時間值，并且根據不同的時間段對電網分等級調控。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境中，容易運行失控，使得程序進入死循環，甚至發出錯誤的執行動作，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、系統的設計過程中把抗干擾問題放在重要的位置來考慮。在本設計中主要運用了以下幾種硬件抗干擾的措施：

　　（1）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一步隔離，也可抑制由于電網諧波增多和電壓不穩所帶來的尖峰、過壓、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。

　　（2）接地措施

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

　　（3）PCB布線抗干擾

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

　　6 總結

　　路燈節能裝置安全可靠，延長了路燈使用壽命，減少了電能消耗，產生較大的經濟效益和社會效益。