路灯故障检测模块

4.3、远程通信模块远程通信模块要实现支路控制器和单元控制器之间的通信：支路控制器向单元控制器发送开关灯的信号；单元控制器向支路控制器发送路灯故障信号及故障地址编号的报警信号，通信采用自定义通信协议，协议中添加了首尾码和数据校验部分，确保通信安全可靠。远程通信模块采用PTR2000无线收发模块实现双机无线通信。此模块具有超小型、超低功耗、高速、接收发射合一的突出特点。其特性如下：◆接收发射合一；◆工作频率为国际通用的数传频段433MHz；◆FSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；◆采用DDS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好；◆灵敏度高，达到-105dBm；◆最大发射功率+10dBm；◆低工作电压（2.7V），功耗小，待机状态仅为8uA.；◆具有两个频道，特别满足需要多信道工作的特殊场合；◆工作速率最高可达20Kbit/s（也可在较低速率下工作如9600bps）；◆超小体积约40mmx27mmx5mm；◆可直接接CPU串口使用如8031，也可以接计算机RS232接口，软件编程非常方便；◆由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证；◆标准DIP引脚间距，更适合嵌入式设备。其各个管脚功能定义如下：Pin1:VCC,正电源，接2.7～5.25VPin2:CS,频道选择，CS=0选择工作频道1即433.92MHz,CS=1选择工作频道2即434.33MHzPin3:DO,数据输出Pin4:DI,数据输入Pin5:GND电源地Pin6:PWR,节能控制，PWR=1正常工作状态，PWR=0待机微功耗状态Pin7:TXEN,发射接收控制，TXEN=1时模块为发射状态，TXEN=0时模块为接收状态由于采用无线通信，收发不能同步，因此利用软件编写一个简单的通信协议：信号发送时，在有效数据前加两个字节的标志位，在接收一方的软件中，检测到该标志位后开始正式接收数据，接收到尾码后进行数据校验，检验通过则本次数据有效。无线通信模块与单片机接口如图7所示。图7无线通信模块与单片机接口图4.4、声光报警模块在声光报警模块中我们采用了普通的发光二极管和语音播放模块，可以实现人声播报报警。单元控制器通过检测路灯电流，从而判断路灯故障，若有路灯故障则单元控制器发送信号给支路控制器，由支路控制器通过单片机的P1.5~P1.7引脚控制驱动发光二极管实现发光提示并发出相应的人声播报：如1号路灯损坏则有“路灯故障”语音播报的同时指示灯点亮，显示模块显示当前故障地址编号。语音模块接口电路如图8所示，光报警电路如图9所示。图8语音模块接口电路图图9光报警电路图4.5、显示时钟模块时钟模块中我们采用了DS1302芯片，实时钟模块电路功耗低并能对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，它的突出特点是采用串口数据通信，占用系统资源较少。时钟模块电路图如图10所示。、图10时钟模块电路图液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。这里使用的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，本设计采用常用的2行16个字的1602液晶模块。1602液晶显示模块与单片机连接如图11所示。图11液晶显示模块连接电路图4.6、恒流驱动电源模块恒流驱动电源模块原理图如图12所示：图12恒流驱动电源电路图工作原理：恒流源电路采用两级运放，第一级运放组成一个电压跟随器，提高整个电源的输入阻抗，C1、C2组成型滤波，驱除干扰信号。第二级电路组成电流负反馈。第一级运放的输出电压：UO1=UP1.3第二级运放引入电流负反馈，所以同相端和反相端输入电流为0，因此同相端U+由R3、R4两个电阻对UO1分压得到：U+=UO1U2同相端电压U+等于反相端电压U-，因此Uo=U-=U+=UO1=UP1.3R5的电流I5=，由于U2反相端输入电流为0，所以TIP122发射极电流Ie=I5，又由于Ic≈Ie，所以恒流源电路的输出电流为：I=Ic≈Ie==UP1.3由此可见，电源的输出电流与UP1.3成正比，当UP1.3保持恒定时，即可保证该电源的输出电流是恒定的。同时，UP1.3可以通过单片机的PWM输出进行调节，从而实现输出电流的可控。P89V51RD2的PWM模式原理如图13图13PWM模式由于所有模块共用仅有的PCA定时器，所有它们的输出频率相同。各个模块的输出占空比是独立变化的，与使用的捕获寄存器CCAPnL有关。当PCACLSFR的值小于CCAPnLSFR时，输出为低，当PCACLSFR的值等于或大于CCAPnL时，输出为高。当CL的值由FF变为00溢出时，CCAPnH的内容装载到CCAPnL中。这样就可实现无干扰地更新PWM。要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的PWM和ECOM位必须置位。4.7、路灯故障检测模块路灯故障一般可以通过检测电流来判断，具体的硬件设计原理图如图14所示。图14路灯故障检测电路图工作原理：该故障报警电路采用电压比较电路给单片机发出报警信号。当路灯出现故障时，通过灯的电流会极小甚至为零，不足以驱动LED发光，则故障采样点的电压会极小。故障采样点电压与基准电压进行比较，使LM358输出高低电平。基准电压由滑动变阻器与R2分12V电压得到，调节滑动变阻器即可改变基准电压。工作过程：当路灯正常工作时，故障采样点电压大于基准电压，则LM358输出+12V的正向饱和电压，该电压经限流电阻R3和稳压管到地，使该电路的输出电压为稳压管两端的电压，给单片机送入一高电平。当灯出现故障，则采样电压低于基准电压，电路输出0，给单片机送入一低电平，从而实现故障报警。需要说明的是：此电路是以电流留过R1产生的电压与基准电压比较的，路灯故障与路灯不工作理论上都不会有电流，所以电路难以区分。经过实际调试只只需在故障采样点与GND间接入一个发光二极管即可区分是故障还是停止工作。因为电路虽不工作但是有微小的电流，电流经不过运放但流过发光二极管产生0.3左右电压降，这样再与基准电压（小于0.3V）比较就不会误判了。5、系统硬件电路原理图与软件程序流程图5.1、系统硬件电路原理图5.1.1、支路控制器系统电路原理图如图15所示。图15支路控制器电路原理图5.1.2、单元控制器系统电路原理图如图16所示。