基于PWM的路灯节能装置的设计

　　3.4 时钟芯片电路设计

　　Dallas半导体公司的DS1302涓流充电时钟芯片是一个可编程I2C串行接口时钟芯片，还提供31字节的非易失SRAM用于数据存储，结构简单，可以通过单片机任意的I/O口作为SCL和SDA信号线，编程简单，成本较低；缺点是掉电数据丢失。存储相应数据的话可用超级电容或可充电电池备份系统的时间和日期。其电路如图6所示。

　　3.5 LCD电路设计

　　在下位机工作的过程中，要对系统的参数要进行实时显示。对于显示模块，采用LCD液晶显示器，其型号为CM19264。与LED比较，它的工作电流小，显示容量大，可实现汉字及图像的显示，美观、大方、显示方便。在编程上，LCD有独立的控制器及内部存储器，其显示能够被内部的控制器所存，因此并不需要动态扫描，节省了系统的时间。

　　3.6 键盘设计

　　通过链式按键设定系统参数。链式按键在软件编程上类似行列式键盘，本设计采用15个键，共用了单片机的6个I/O端口。共设置了10个数字键，4个方向选择键和一个确认键，使得键盘接口设计的人性化。相对于行列式键盘节省了2个I/O端口。

　　3.7 电源电路设计

　　在系统工作现场电源可以实现现场取电，将电网电压通过变压器变换，然后通过整流电路将其变换为直流电，再通过集成稳压器将其稳定在某个电压值为系统工作提供电源。采用±5V和±12V电源供电。电源模块可采用线性三端稳压器78LM05、79LM05、78LM12、79LM12，78xx系列的静态电流在5mA~8Ma,，在使用中要通过散热片对其进行散热，提高电源效率，并且右超载或短路保护，技术成熟，成本低廉。ADC基准电压采用LM336-5.0芯片，同时更加保证了ADC的量程及其采样精度。

　　4 系统软件设计

　　前述硬件电路的各个模块是本系统对现场电压采样的基础，微控制器的程序编写是整个下位机系统的核心，能够协调各个模块高效准确的工作。单片机程序设计包括电网电压采集A/D转换子程序、LCD显示子程序、键盘控制子程序、数字信号处理子程序、控制输出子程序、串行通信子程序六个主要的部分。

　　系统上电后，先对单片机的内部资源进行初始化，包括设置堆栈指针、中断的禁止及优先级的决定、设置各个定时/计数器的工作方式等；然后对单片机的外部设备进行初始化，包括LCD、时钟芯片以及串口。初始化之后系统开始工作，首先采样电网电压，并且进行计算，根据相应的算法控制电网电压；对键盘和LCD显示器接口进行查询，显示各设定值，并且进行设定；适时读取时间芯片的时间值，并且根据不同的时间段对电网分等级调控。用中断方式将数据从串口上传。

　　5 系统抗干扰措施

　　系统运行在复杂的环境中，容易运行失控，使得程序进入死循环，甚至发出错误的执行动作，造成很大的损失。系统的抗干扰能力在很大程度上决定了其工作的可靠性，这样就应在设备、系统的设计过程中把抗干扰问题放在重要的位置来考虑。在本设计中主要运用了以下几种硬件抗干扰的措施：

　　（1）独立电源

　　为了使模拟电路部分和数字电路部分的隔离，设计了独立电源对数字电路部分进行供电。因此系统数字部分采用独立的电源供电，这样不仅可以使模拟部分和数字部分进一步隔离，也可抑制由于电网谐波增多和电压不稳所带来的尖峰、过压、浪涌等现象对系统数字部分的影响，从而保证了检测系统正常工作。

　　（2）接地措施

　　系统的模拟地、数字地接与外壳地采用单点接地，如果采用多点接地，多个接地点之间可能产生电位差，继而产生噪声电流，影响系统的正常工作。

　　（3）PCB布线抗干扰

　　为了保证信号传输的正确性在设计，在设计PCB的信号走线时，按照以下原则设计了信号线：走线尽可能短而粗，拐弯时走45°斜线或弧线，绝对避免90°拐角；数字线和模拟线分开走线，若无法避免，则两者垂直走线；大电流快速信号线尽量靠近地线，必要时采取电容滤波。

　　6 总结

　　路灯节能装置安全可靠，延长了路灯使用寿命，减少了电能消耗，产生较大的经济效益和社会效益。