基于MSP430單片機(jī)的路燈/飾燈無線監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市照明設(shè)施的功能從單純的以照明為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)美化環(huán)境、改善形象、活躍夜市經(jīng)濟(jì)的目的。對(duì)城市燈飾的管理與控制迫切需要一種科學(xué)、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(duì)城市路燈與飾燈的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程智能監(jiān)控顯得極為重要。針對(duì)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(diǎn)，總體上選擇無線通訊方式比較合適。但對(duì)路燈進(jìn)行單燈控制和相鄰樓宇的亮化控制時(shí)，可以采用有線通信的方式。這樣，既克服了傳統(tǒng)的路燈控制方法、控制方式單一而無法滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理要求的弱點(diǎn)，又能適應(yīng)現(xiàn)代城市隊(duì)燈飾控制的要求。而無線監(jiān)控終端是燈飾監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)，是確保開關(guān)燈及時(shí)性、準(zhǔn)確性、節(jié)約能源，提高亮燈率等指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。

在開發(fā)張家港路燈和飾燈的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控終端時(shí)，采用美國TI公司的16位單片機(jī)MSP430F149工業(yè)級(jí)芯片為主的測(cè)控系統(tǒng)，MSP430F149內(nèi)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(dòng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、低電壓供電等特點(diǎn)，尋址空間達(dá)64KB、中斷與子程序調(diào)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(shè)計(jì)。滿足了系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控終端的要求。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與工作過程

路燈監(jiān)控系統(tǒng)主要有中央控制室和監(jiān)控終端年部分組成，其中監(jiān)控終端根據(jù)用途分為路燈監(jiān)控終端、飾燈監(jiān)控終端、飾燈擴(kuò)展終端與路燈單燈控制終端是部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。虛線筐內(nèi)為監(jiān)控終端。圖中虛線表示無線通訊，實(shí)線表示有線通訊。

中央控制室與路燈、飾燈監(jiān)控終端之間的通信采用VHF/UHF無線電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蕿?200Bps, 調(diào)制方式為FSK，工作在異頻雙工方式。由于外圍站點(diǎn)較分散，因此通信體制采用大區(qū)制，其結(jié)構(gòu)為星形拓?fù)?，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。飾燈擴(kuò)展終端與飾燈監(jiān)控終端之間采用串行通訊交換數(shù)據(jù)。路燈監(jiān)控終端與單燈控制器之間采用電力載波通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

3監(jiān)控終端的硬件設(shè)計(jì)

由于該監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控終端與飾燈監(jiān)控終端在硬件設(shè)計(jì)上有所不同。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.1 飾燈監(jiān)控終端及其擴(kuò)展終端

飾燈監(jiān)控終端既是系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)控單元，又具有自我運(yùn)行的能力。硬件主要包括無線通訊電路、數(shù)據(jù)采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路、控制輸出電路、鍵盤與顯示電路等，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 飾燈監(jiān)控終端硬件結(jié)構(gòu)圖