基于單片機(jī)控制的智能化路燈節(jié)能裝置的設(shè)計

2 控制電路的硬件設(shè)計

控制系統(tǒng)的硬件電路由控制單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示、時鐘電路、伺服驅(qū)動器等組成。硬件框圖如圖3所示。

2.1 單片機(jī)

單片機(jī)采用P89C51RD2，P89C51RD2單片機(jī)具有64K并行可編程的非易失性FLASH 程序存儲器，并可實現(xiàn)對器件串行在系統(tǒng)編程ISP 和在應(yīng)用中編程IAP。在系統(tǒng)編程ISP（In-system Programming），內(nèi)部有1KB的RAM，通過并行編程器選擇6 時鐘/12 時鐘模式（芯片擦除后默認(rèn)的時鐘模式為12 時鐘），4 個中斷優(yōu)先級，雙DPTR 寄存器，可編程計數(shù)器陣列PCA，PWM輸出等功能。P89C51RD2單片機(jī)應(yīng)用到本系統(tǒng)中不用外擴(kuò)程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器，單片機(jī)的所有I/O口均工作在普通I/O工作方式，為節(jié)約口線，外圍器件均選用帶串行數(shù)據(jù)通訊的芯片，為防止干擾所有與強(qiáng)信號打交道的信號線均采用光電隔離，串口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后一方面可做ISP功能，另一方面將來可與上位機(jī)進(jìn)行通信。

2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由信號調(diào)理電路及A/D轉(zhuǎn)換電路組成。信號調(diào)理電路主要功能是將外部的電壓、電流和環(huán)境光線等信號轉(zhuǎn)換成A/D能夠接受的信號范圍，A/D轉(zhuǎn)換芯片采用TLC2543轉(zhuǎn)換器。TLC2543是14通道輸入的12位A/D轉(zhuǎn)換器，芯片內(nèi)部利用3個通道，外部有11個通道，輸入電壓是0~5V（VER-=0，VER+=5V），TLC2543與CPU的接口采用SPI方式，其管腳有轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC、片選CS、數(shù)據(jù)輸入DI、數(shù)據(jù)輸出DO，TLC2543可工作在8位和12位方式，可在初始化中選擇，轉(zhuǎn)換啟動利用命令方式，只要在命令中送入相應(yīng)的通道號TLC2543即開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC有低脈沖送到單片機(jī)，單片機(jī)響應(yīng)中斷后可對TLC2543讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，同時可送下一通道啟動命令。

2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動采用市售的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，與單片機(jī)接口只需5條線，模塊的管腳有方向控制、步進(jìn)脈沖、制動信號、GND和VCC。單片機(jī)采集三相電壓后，與設(shè)定值比較運(yùn)算后，決定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方向及步進(jìn)脈沖數(shù)，一旦輸出電壓在誤差范圍內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)即停止運(yùn)行。

2.4 顯示及鍵盤電路

顯示器采用128×64LCD顯示器，各數(shù)據(jù)可分屏顯示，顯示器與單片機(jī)的接口是4線式串行數(shù)據(jù)傳輸方式。鍵盤采用4×4矩陣式鍵盤，共16個按鍵，通過鍵盤可設(shè)定系統(tǒng)時間、穩(wěn)定電壓、經(jīng)緯度、開關(guān)路燈時間等參數(shù)。

2.5 環(huán)境光線檢測電路

環(huán)境光線檢測電路的功能是檢測室外的光線，只要在設(shè)定時啟動此功能，當(dāng)室外光線暗到一定程度時，裝置可自動開啟路燈。電路如圖4所示。