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路灯照明系统中的组群控制器设计与实现
摘要：论述数字路灯照明系统中组群掌握器的功能，给出基于双微处理器的组群掌握器核心电路设计方案与实现方法，并介绍系统主要软件结构框图。
关键词：数字路灯照明双微处理器 PIC16F877、多路8位A/D的RISC单片机PIC16F877，负责与GSM通信模块和电力载波模块通信，与沟通接触器驱动掌握，与实时时钟的读取和校准以及依据照明掌握策略发送掌握指令等功能。从微掌握器采纳与主微掌握器同一系列的高性能8位、28引脚、多路8位A/D、具有4KB Flash的RISC单片机PIC16F873。该掌握器负责管理电能计量模块、后备电源及监控模块、温湿度监控模块和线路状态检测模块等。
图3
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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，整个系统通信简单，接口资源仍旧很紧急。主从CPU的牢靠通信，是组群掌握器牢靠工作的关键之一。
依据资源安排，主微掌握器PIC16F877与从微掌握器PIC16F873采纳SPI接口，并以主从方式通信。依据系统端口配置需要，PIC16F873采纳硬件SPI接口方式，PIC16F877采纳一般I/O口RB1～RB3来模拟硬件SPI口，即软件SPI接口。PIC16F877的SPI硬件资源安排给E2PROM 24C64使用。PIC16F873的SPI接口工作在从模式下，PIC16F877需要选用一个一般I/O口（这里是RB4）与PIC16F873的SPI通信掌握端RA4/SS相连，掌握SI通信的发起与结束，如图3所示。每次通信都是由PIC16F877发起，PIC16F873响应。
图4
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/输出访能掌握端，掌握信号的读入和送出。
2．4 沟通接触器掌握与状态保持
组群掌握器的一项重要任务是通过固体继电器SSR和沟通接触器实现照明线路供电掌握。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消失跳变信号或三态，造成沟通接触器误动作。因此“锁定”复位前状态，对保证系统牢靠性特别重要。这里采纳了由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，如图4所示。D触发器复位端R和置位端S分别接地，数据端D接CPU的数据掌握端RE0，时钟端CLK通过光耦TIP521接CPU的时钟产生掌握端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掌握指令。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消失三态时间耦不产生误导通。电阻R33起限流作用。实际证明该电路是有效的。
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图5
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