中文摘要:
利用單片機實現對路燈的智能化控制受到人們越來越多的關注,控制系統的高穩定性、低成本和操作的簡單化成為設計的主要目標。根據avr 單片機的結構特點,利用網絡化設計思想,詳細介紹一種網絡化路燈控制系統的設計原理。該控制系統具有良好的穩定性和較高的實用價值。
英文摘要：
intelligent cont rol of st reet lamp by utilizing mcu has drawn much at tention recently.the high-stability and low-cost and simple operation has become main aims of design. the designtheory of network cont roller is int roduced depending on const ruct characteristic of avr single-chipand design idea of network in the paper . the cont roller has good stability and practical value.
2. 2 路燈工作狀態檢測模塊電路
工作狀態檢測電路主要通過對路燈工作電流的檢測,來判斷路燈的工作狀態。電流檢測電路主要由線性霍爾磁敏傳感器ugn3501t、鉗形冷軋硅鋼片和信號處理電路組成,電路如圖4 所示。在電路中,將霍爾元件置于鉗形冷軋硅鋼片的空隙中,當有電流流過導線時,就會在鉗形圓環中產生磁場,其大小正比于流過導線的電流,這個磁場作用于霍爾元件上感應出相應的霍爾電勢, 經過運算放大器ua741 放大后,加到運算放大器ua741 組成的比較器中。當電路中有電流流過時,比較器輸出信號s1為高電平,送atmega8 的pb1 端。路燈亮時,供電線路中有電流,電流檢測電路輸出高電平,反之輸出低電平,單片機通過檢測pb0 、pb1 的電平,就可以判斷路燈的工作狀態。
2. 3 單片機atmega8 及接口電路的工作原理
atmega8 是avr 高檔單片機成員之一,片內帶有8 k字節的flash 存儲器。在終端控制器中主要完成路燈工作狀態的判斷、路燈點亮時間的定時、與上位傳輸機ii 的通信和控制繼電器工作等。路燈工作狀態的判斷是指單片機根據光控電路的輸出信號f1 和狀態檢測電路的輸出信號s1 ,即pb0 和pb1 口的狀態確定路燈工作是否正常。pb0 、pb1與路燈工作狀態的關系如表1 所示。 單片機與上位傳輸機的通信。一方面,接收上位傳輸機ii 傳送的定時初值和對路燈的控制信號;另一方面,根據pb0 、pb1 口的邏輯電平,將控制路燈的工作狀態(正常為oxaa ,不正常為oxff) 、本機編號發送給上位傳輸機ii。終端單片機與上位機的通信采用rs-485 方式,其電平轉換接口電路如圖5 所示。圖中采用sn75176 完成rs-485 的電平轉換,該電路為半雙工通信方式,即pb2 為“0”時,處于數據接收狀態,發送數據時,置pb2 為“1”。發送完畢后,pb2 返回“0”,等待接收數據。 摘要：本文介紹了基于MSP430的路燈飾燈遠程智能監控終端的主要功能、結構原理及軟硬件的實現。該系統投入運行，穩定可靠，具有良好的應用和推廣價值。
關鍵詞：監控終端；單片機；MSP430；城市路燈
1 引言
隨著社會經濟的發展，城市照明設施的功能從單純的以照明為主轉變為實現美化環境、改善形象、活躍夜市經濟的目的。對城市燈飾的管理與控制迫切需要一種科學、合理、高效的方法。因此，提供一種有效而合理的控制與管理的方法，對城市路燈與飾燈的運行狀態進行遠程智能監控顯得極為重要。針對城市路燈和飾燈“終端多、地域廣、戶外、分散、信息量不大”等特點，總體上選擇無線通訊方式比較合適。但對路燈進行單燈控制和相鄰樓宇的亮化控制時，可以采用有線通信的方式。這樣，既克服了傳統的路燈控制方法、控制方式單一而無法滿足實時監控和管理要求的弱點，又能適應現代城市隊燈飾控制的要求。而無線監控終端是燈飾監控系統的下位機，是確保開關燈及時性、準確性、節約能源，提高亮燈率等指標的重要環節。
在開發張家港路燈和飾燈的遠程智能監控終端時，采用美國TI公司的16位單片機MSP430F149工業級芯片為主的測控系統，MSP430F149內含 CPU、RAM、ROM、E2PROM、WATCHDOG和12位A/D等。與其它微處理器相比，MSP430系列具有能耗小、啟動迅速、抗干擾能力強、低電壓供電等特點，尋址空間達64KB、中斷與子程序調用層次無限制、I/O口具有中斷能力，這樣大大減少和方便了外圍電路設計。滿足了系統對監控終端的要求。
2 監控系統的結構原理與工作過程
路燈監控系統主要有中央控制室和監控終端年部分組成，其中監控終端根據用途分為路燈監控終端、飾燈監控終端、飾燈擴展終端與路燈單燈控制終端是部分，其系統結構如圖1所示。虛線筐內為監控終端。圖中虛線表示無線通訊，實線表示有線通訊。
中央控制室與路燈、飾燈監控終端之間的通信采用VHF/UHF無線電臺進行數據交換。數據傳輸的速率為1200Bps, 調制方式為FSK，工作在異頻雙工方式。由于外圍站點較分散，因此通信體制采用大區制，其結構為星形拓撲，一點對多點。飾燈擴展終端與飾燈監控終端之間采用串行通訊交換數據。路燈監控終端與單燈控制器之間采用電力載波通信技術實現數據交換。
3監控終端的硬件設計
由于該監控系統終端用來控制路燈與飾燈，而路燈與飾燈的控制要求也有所不同，因此路燈監控終端與飾燈監控終端在硬件設計上有所不同。
圖1 監控系統硬件結構圖
3.1 飾燈監控終端及其擴展終端
飾燈監控終端既是系統的遠程測控單元，又具有自我運行的能力。硬件主要包括無線通訊電路、數據采樣及A/D轉換電路、控制輸出電路、鍵盤與顯示電路等，其結構如圖2所示。
圖2 飾燈監控終端硬件結構圖
采樣回路實時采集總電路電流和電壓量以及所有支路的電流量。信號經V/I變送器、多路轉換開關、信號調理電路送入MSP430的A/D轉換口。每個終端可輸出四種不同的控制方式（如時段燈、半夜燈等）。無線通訊電路的核心部分是調制/解調芯片和Motorol的GM950i電臺。另外，設計兩個RS- 485口分別用系統擴展與遠程抄表。
飾燈擴展終端適用于兩個站點距離較近，且鋪設電纜比較容易，或無線通信信號不能到達的情況（如地下室等），其結構與飾燈監控終端大致相同，與監控終端之間通過RS-485口相連，因此飾燈監控終端不需要電臺，這樣可大大節約成本。
3.2 路燈監控終端及單燈控制終端
路燈監控終端是在飾燈監控終端的結構基礎上再增加一個單燈管理單元。單燈管理單元采用AT89C51單片機，與MSP430之間通過串行通訊進行數據交換。
單燈控制終端實現對路燈的單燈控制，其結構見圖3。電流電壓信號經電流電壓互感器到信號調理電路，通過A/D轉換器轉換成數字信號。開關量電路主要采集各種開關量，如燈桿傾斜，開關合閘等。地址編碼單元主要用于設置單燈控制終端地址。通信模塊主要由電力載波通訊專用芯片SSC P300 與 SSC P111組成，主要完成路燈控制終端與單燈控制終端之間的通信。繼電器輸出單元控制路燈的開關。