单片机路灯控制系统组群控制件 第10页
而电力线上的干扰信号很不确定且非常复杂,所以需要一个带通滤波器,通过67.2kHz ~87.5kHz之间的信号(本系统采用72kHz载频),经过预放大后再送到ST7536的接收端。电路的框图如图4所示。
其中框图左端包括来自ST7536的ATO和RAI及RX/TX, RX/TX是数字信号,控制收发转换。ATO是ST7536的发送输出,它和电力线接口的发送输入相连。模拟发送输出由自动等级控制输入电路来调整。最大输出电压的峰-峰值是6.5V。RAI是ST7536的接收模拟输入。它和电力线接口的接收输出相连,最大输入电压的均方根值是2V。接收灵敏度的均方根值在信道1和信道2(600 baud)上是2mV;在信道3和信道4(1200 baud)上是3mV。本系统采用后者。
通过控制ST7536的RX/TX控制引脚,使载波电路处于接收状态,在火线和零线之间加72KHz、0.3V的正弦信号,用示波器观测ST7536 24引脚的波形,正常应为72KHz、1.5±0.5V,频率偏移调整C35-C37,每增加1nF,中心频率下降2.4KHz。载波接收信号如图5所示;当始载波电路处于发射状态时,将ST7536的第10引脚,即测试引脚接VCC, 在零线和火线之间连接5.1Ω的功率电阻,用示波器观测零线和火线之间的波形,正常应为72KHz、峰峰值大于等于7V ,若信号失真调整则调整相关电容。。
本通信模块的设计采用电力线载波和两总线通信相结合,在一个电力线子网中尽可能的减少使用电力线通信,使电力线中由于电力载波信号引起的同一频段的干扰信号得到很好的改善,而使用两总线通信实现通信模块和底层间的通信。以实现家用电器及楼宇自控系统的网络互联、互操,特别是在楼宇自控领域和多表集抄系统中已经得到了实际应用。
4.4双CPU通信方法与RS-485通信
虽然PIC16F87x系列单片机外围通信接口丰富，但是，整个系统通信复杂，接口资源仍然很紧张。主从CPU的可靠通信，是组群控制器可靠工作的关键之一。
根据资源分配，主微控制器PIC16F877与从微控制器PIC16F873采用SPI接口，并以主从方式通信。根据系统端口配置需要，PIC16F873采用硬件SPI接口方式，PIC16F877采用普通I/O口RB1～RB3来模拟硬件SPI口，即软件SPI接口。PIC16F877的SPI硬件资源分配给E2PROM 24C64使用。PIC16F873的SPI接口工作在从模式下，PIC16F877需要选用一个普通I/O口（这里是RB4）与PIC16F873的SPI通信控制端RA4/SS相连，控制SI通信的发起与结束，如图5所示。每次通信都是由PIC16F877发起，PIC16F873响应。
电能计量模块为单独模块，能够测量供电线路的电压、电流、功率、功率因数等参数，并具有标准的RS-485接口。为此，PIC16F873利用硬串口RC6/TX和RC7/RX，通过RS485接口变换，与电能计量模块JP1相连。这里MAX485芯片作为485总线接口转换芯片，用RC2作为RS-485总线通信输入/输出使能控制端，控制信号的读入和送出。
4．5 交流接触器控制与状态保持
组群控制器的一项重要任务是通过固体继电器SSR和交流接触器实现照明线路供电控制。固体继电器为DC3～24V输入，AC220V输出，其输入由NPN型三极管9013驱动。由于系统实际运行过程中存在各种干扰，若则相关引脚很可能会出现跳变信号或三态，造成交流接触器误动作。因此“锁定”复位前状态，对保证系统可靠性非常重要。这里采用了由1个D触发器、1个光耦、3个电阻和3个I/O引脚组成的采样/保持电路， D触发器复位端R和置位端S分别接地，数据端D接CPU的数据控制端RE0，时钟端CLK通过光耦TIP521接CPU的时钟产生控制端RE1和RE2。保持电路的关键在于RE0、RE1、RE2单个引脚误动作无法产生有效时钟和控制指令。即使CPU发生复位，由RC0脚读回固态继电器当前工作状态，并将RE0输出（D触发器输入）置成该状态，进而保证SSR不产生误动作。电阻R32为上拉电阻，保证RE2出现三态时光耦不产生误导通。电阻R33起限流作用。实际证明该电路是有效的。
4．6 时钟与控制策略
要实现自动定时控制，系统时钟和系统预存控制策略是关键。组群控制器采用DS1302时钟芯片，为系统提供实时时钟。DS1302是一种带备份电源的、8脚、具有I2C串行通信功能的高性能、低功耗时钟芯片，提供秒、分、时、日、周、月、年日历功能。I2C串行总线SCL和SDA分别需要一个上拉电阻。主微控制器PIC16F877采用硬件I2C接口（RC3/SCL和RC4/SDA）与DS1302通信，如图6所示。组群控制器可以实现远程时钟校准。
组群控制器将每日控制策略时间表Table1、季节划分时间表Table2、季节控制策略时间表Table3和节假日控制时间表Table4存储在E2PROM 24C64中。24C64是容量为8KB、支持两线的I2C串行通信、1000000次擦写的E2PROM。主微控制器PIC16F877采用2个普通I/O口（RD1和RD2）模拟I2C串行总线，即实现软件I2C总线接口。组群控制器根据读得的日历信息和时间信息，对照各种控制策略时间表，发布开关灯及调光控制指令。4．7 软件实现
组群控制器软件分为主微处理器软件和从微处理器软件。主微控制器一方面负责通过GSM与照明管理计算机（简称上位机）通信，接收、解析和执行上位机发来的各种命令，并将执行结果发送给上位机；另一方面，主控制器在没有GSM信息的情况下，完成其它一些任务，软件流程图如图7所示。图8给出了从微控制器软件的简要流程图。
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