王曉麗

摘 要：對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，路燈照明系統(tǒng)屬于較為重要的設(shè)備。目前節(jié)能減排已經(jīng)成為我國(guó)主要國(guó)策，在城市不斷發(fā)展的過(guò)程中，路燈量也在不斷的提高，照明電能消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)，城市照明耗電屬于節(jié)能技術(shù)主要領(lǐng)域備受重視。傳統(tǒng)路燈照明具有多種問(wèn)題，那么本文就設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)PIC16F877控制的路燈節(jié)能控制器。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；路燈；節(jié)能控制器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.129

路燈屬于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國(guó)家建設(shè)過(guò)程中所必須的用電設(shè)備，其在我國(guó)整體用電量占據(jù)的比例比較大，我國(guó)目前照明消耗電能占據(jù)電力生產(chǎn)中總量的10%-20%，城市公共照明占據(jù)照明耗電的30%。根據(jù)相應(yīng)統(tǒng)計(jì)表示，我國(guó)路燈照明每年的耗電在一千億元以上，發(fā)展速度比較快。道路照明節(jié)能問(wèn)題備受照明科技領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)重視。我國(guó)大部分城市停車場(chǎng)一般都是使用全夜燈方式照明，電能浪費(fèi)量比較大[1]，本文基于按需供電，對(duì)照明效果進(jìn)行保證。

1 路燈節(jié)能控制器的設(shè)計(jì)原理

此控制器將PIC16F877單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)基本I/O模塊、液晶顯示模塊、日歷時(shí)鐘模塊、恒流源驅(qū)動(dòng)電路、語(yǔ)音聲光報(bào)警等構(gòu)成。使用三對(duì)激光光敏電阻對(duì)移動(dòng)物體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使用光敏電阻對(duì)環(huán)境敏感的變化和路燈的故障情況進(jìn)行檢測(cè)，利用I/O模塊使檢測(cè)的信號(hào)到單片機(jī)中傳輸并且處理。單片機(jī)能夠使檢測(cè)信號(hào)分析處理之后發(fā)送到各個(gè)模塊中。鍵盤LED現(xiàn)實(shí)模塊能夠?qū)㈤_(kāi)關(guān)燈時(shí)間進(jìn)行展現(xiàn)，利用恒利源電源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)燈、定時(shí)及調(diào)光等功能，語(yǔ)音電路能夠有效實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。另外，液晶顯示電路、日歷時(shí)鐘電路等能夠設(shè)置菜單、設(shè)置日期時(shí)鐘等功能[2]。

1.1 單片機(jī)

使用PIC16F877單片機(jī)，其具備8k*14的Flash程序存儲(chǔ)器及8位Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，保存數(shù)據(jù)的時(shí)間在四十年以上，其指令比較少，并且執(zhí)行速度比較快，具有同步串行口和SPI主控模式，和IIC功能主控、從動(dòng)模式都能夠滿足此設(shè)計(jì)需求。

1.2 電工參數(shù)測(cè)量通道

路燈控制系統(tǒng)要測(cè)量電流有效值及有功電能，為了降低軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的難度，并且使測(cè)量精度及系統(tǒng)可靠性得到提高，那么本文使用高精度三相電能計(jì)量芯片ATT7028。其能夠?qū)Χ喾N電工參數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量，比如各相電流有效值、電壓有效值及有功電能等，在片內(nèi)相應(yīng)寄存器中存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果，此芯片還具備SPI總線接口，便于連接外部單片機(jī)，用戶能夠利用SPI總線實(shí)現(xiàn)各電工參數(shù)測(cè)量結(jié)果的讀取[3]。

1.3 時(shí)鐘電路

路燈控制器要每分鐘對(duì)某些電工參數(shù)進(jìn)行讀取并且保存，以目前時(shí)間控制路燈開(kāi)關(guān)閉合和自耦變壓器檔位切換四線。所以，控制器要了解目前時(shí)間。那么本文使用串行帶報(bào)警功能時(shí)鐘芯片，其具有年月日等詳細(xì)時(shí)間信息，還能夠調(diào)整小月及閏年。

1.4 數(shù)字量輸入輸出通道

數(shù)字量輸入輸出通道能夠?qū)佑|器閉合進(jìn)行控制，對(duì)接觸器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中只有CJ2驅(qū)動(dòng)電路，其他電路和其相同，并且都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的省電/旁路模式、各個(gè)檔位及開(kāi)關(guān)。比如CJ2的控制及檢測(cè)工作原理為：在RD0實(shí)現(xiàn)高電平輸出的時(shí)候，中間繼電器的觸頭就會(huì)閉合，接觸器CJ2線圈回路通電，接觸器觸頭閉合，路燈工作。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件的主要目的就是對(duì)比結(jié)果對(duì)硬件切換檔位進(jìn)行控制，從而滿足路燈定時(shí)工作需求。檢測(cè)實(shí)時(shí)電網(wǎng)電壓控制，從而是否需要對(duì)檔位改變，滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。最后，和主控室結(jié)合實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)劃分成為分時(shí)分段模塊、電壓監(jiān)控調(diào)檔模塊及遠(yuǎn)程通信模塊、實(shí)時(shí)顯示模塊。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，劃分三個(gè)時(shí)間段控制路燈，每個(gè)時(shí)間段開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間都不同。以當(dāng)?shù)亟煌ㄊ归_(kāi)燈到關(guān)燈劃分成為三個(gè)階段控制路燈，分別為高峰期、正常期及低谷期，此三個(gè)階段和避免電網(wǎng)電壓過(guò)低全壓運(yùn)行檔相互結(jié)合，創(chuàng)建成為全壓、高峰、正常、低估四個(gè)工作時(shí)間段，以當(dāng)?shù)貙?shí)際情況劃分。系統(tǒng)對(duì)比日歷時(shí)鐘芯片所讀取和存儲(chǔ)器芯片的開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，在開(kāi)啟各個(gè)檔的時(shí)候切換檔位，在關(guān)閉時(shí)段進(jìn)行關(guān)閉，其他的時(shí)段監(jiān)控[5]。

在高峰時(shí)間段中，對(duì)路燈足夠照明度進(jìn)行保證?；谡Ｇ闆r中，路燈要投入到第一檔運(yùn)行。這個(gè)時(shí)候的電網(wǎng)電壓較低，那么路燈就要全壓運(yùn)行。假如電網(wǎng)電壓較高，那么路燈就要跳過(guò)第一檔，直接投入到第二檔中運(yùn)行。在正常交通階段中，要重視照明度和節(jié)能效果，一般路燈要投入到二擋運(yùn)行。在電網(wǎng)電壓在205V以下的時(shí)候，返回到第一檔。在電網(wǎng)電壓超過(guò)205V的時(shí)候，投入到第三檔運(yùn)行。在交通低谷階段中，對(duì)節(jié)電效果進(jìn)行全面的考慮。一般，都是投入到第三檔運(yùn)行，只有在電網(wǎng)電壓較低的時(shí)候，路燈才能夠返回到第二檔進(jìn)行運(yùn)行。但是因?yàn)殡娋W(wǎng)干擾或者波動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致電壓偶爾不正常的情況，如果檢測(cè)電壓超限就要切換檔位，導(dǎo)致出現(xiàn)無(wú)操作，以此導(dǎo)致頻繁切換。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用以下方法避免檔位頻繁操作：路燈在1-2檔時(shí)間運(yùn)行的時(shí)候，要求電壓能夠在208-236V之間，使用COUNT、COUNT1、COUNT2計(jì)數(shù)器對(duì)電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代路燈能耗問(wèn)題備受重視，全新的技術(shù)和路燈也不斷涌現(xiàn)出來(lái)，路燈控制系統(tǒng)有了進(jìn)一步的發(fā)展，逐漸朝著自動(dòng)化、系統(tǒng)化及智能化的方向發(fā)展。智能路燈控制器能夠節(jié)約人工，降低工作負(fù)荷，還能夠?qū)崿F(xiàn)路燈照明系統(tǒng)的二次調(diào)節(jié)，有效保護(hù)環(huán)境。

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