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经纬型智能路灯控制系统

作者:时间:2011-05-03来源:网络收藏

摘要:为了使照明更加节能、高效,以时钟芯片DS12887和单片机为核心设计控制电路,根据日期和所在地的经、纬度,计算出谈地当天天黑时间和天亮时间,设定为时钟芯片DS12887的闹铃,以闹铃触发单片机中断,控制路灯天黑而开、天亮而关。该路灯能提高路灯的自动化管理水平,使路灯开关控制更加及时、合理。
关键词:路灯;DS12887时钟芯片;ATM89C54;中断控制

0 引言
随着我国经济高速发展,人民生活水平日益提高,能源和资源变得日益紧张,电力短缺已成为制约国民经发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电生产总量的10%~20%,而城市公共照明则在照明用电中占30%,并且近几年随着让城市亮起来口号的提出,全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个:一个采用节能光源;二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用型路灯控制器来实现路灯节能。
型路灯控制器,采用单片机技术,模拟日照规律,天黑能自动开灯,天亮能自动关灯。它具有光控开关自动变换开关时间的优点,克服了光控开关易受干扰的缺点;具有定时开关定时精确的长处,克服了定时开关不会自动变换开关时间的短处。这类路灯控制器开关灯时间合理、准确,有利于节省电力,目前路灯管理部门大都使用这类产品。但是目前型路灯中多采用DS1302时钟芯片,该芯片没有闹铃功能,只能采用查询方式,能耗开支较大,这也是目前国内下位机设计的通病。本文设计的经纬型智能路灯采用DS12887时钟芯片,该芯片具有闹铃功能,闹铃时间到可触发单片机中断,通过中断方式控制路灯开关,免去了查询开支,降低了能耗,提升了下位机的工作效率。

1 DS12887时钟芯片概述
实时钟是电子控制和通信设备中常用的器件。美国DALLAS公司推出的实时钟芯片DS12887,外围电路简单,除具有精确时钟外,还带有114 B掉电不易失的通用RAM,因此深受用户的欢迎。8位地址数据总线分时复用的DS12887与同样外部总线结构的MCU接口连接非常方便。DS12 887主要特性如下:
(1)内含一个锂电池,断电后运行十年以上不丢失数据;
(2)可计秒、分、时、天、星期、日、月、年,并有闰年补偿功能;
(3)采用二进制数码或BCD码表示时间、日历和定闹;
(4)采用12小时或24小时制,12小时时钟模式带有PM和AM指示,有夏令时功能;
(5)可选Motorola和Intel总线时序;
(6)可编程方波信号输出;
(7)有128 B RAM单元与软件接口,其中14 B作为时钟和控制寄存器,114 B为通用RAM,所有RAM单元数据都具有掉电保护功能;
(8)中断信号输出(IRQ)和总线兼容,定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽,也可分别进行测试。

2 系统功能描述
2.1 自动定时开关灯
智能路灯控制系统根据路灯所在地的经纬度与每天日期,运用一系列天文公式,自动计算出该天天黑时间和天亮时间。在系统时间设定后,系统自动把当前时间与当天天黑天亮时间作比较,确定初始路灯开关状态,并把此时之后的第一个天黑时间或天亮时间设定为定时芯片DS12887的闹铃时间;闹铃时间到,引发系统中断,通过继电器开关改变路灯开关状态,并把下一个天黑时间或天亮时间设定为闹铃时间,如此循环往复,自动根据每天天黑天亮时间开关路灯。
2.2 显示、调整系统时间
可以利用功能按键,触发外部中断,在LCD屏上显示系统日期和时钟,并可以手动对系统当前的年、月、日、时、分、秒等时间要素进行修改。日期和时间修改后,系统自动设定路灯开关闹铃。
2.3 显示、调整闹铃时间
可以利用功能按键,触发外部中断,在LCD屏上显示下次闹铃时间,也就是查询当天的天亮或天黑时间——路灯亮之前显示的是路灯的开灯时间,路灯亮之后显示的是路灯的关闭时间。此外,还可以针对日食、阴天等特殊情况手动调整闹铃时间,比如可以手动把开灯时间设定到日食前几分钟,路灯开启之后,再手动把关灯时间设定在日食过后几分钟,下一个开灯时间则由系统自动按照正常情况设定。

3 硬件电路的设计
智能路灯控制系统的硬件部分包括:复位电路、液晶显示驱动电路、实时时钟电路、键盘处理电路和继电器驱动电路等部分。
使用Proteus对该电路进行仿真,用Led灯模拟路灯的开关状态,包括复位电路、液晶显示驱动电路、实时时钟电路和按键处理电路等;单片机采用了ATM89C54,也可以采用其他单片机;功能按键包括ITN0,S1,S2,S3,S4,分别用于触发外部中断、显示时间、加一、减一、显示闹铃。

4 程序设计
程序采用C语言编写。主程序流程如图1所示。主程序初始化后,开外部中断,随即转入空语句循环。系统功能主要在中断服务程序中实现。2个主要中断服务程序是按键中断服务程序和闹铃中断服务程序。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/162119.htm

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