摘要：為了使路燈照明更加節能、高效，以時鐘芯片DS12887和單片機為核心設計智能路燈控制電路，根據日期和路燈所在地的經、緯度，計算出談地當天天黑時間和天亮時間，設定為時鐘芯片DS12887的鬧鈴，以鬧鈴觸發單片機中斷，控制路燈天黑而開、天亮而關。該智能路燈控制系統能提高路燈的自動化管理水平，使路燈開關控制更加及時、合理。
關鍵詞：智能路燈；DS12887時鐘芯片；ATM89C54；中斷控制

0 引言
隨著我國經濟高速發展，人民生活水平日益提高，能源和資源變得日益緊張，電力短缺已成為制約國民經發展的突出矛盾。目前我國照明消耗的電能約占電生產總量的10％～20％，而城市公共照明則在照明用電中占30％，并且近幾年隨著讓城市亮起來口號的提出，全國路燈的數量仍在迅猛地增長。公共路燈節的口號便由此而提出。通常的節能途徑有兩個：一個采用節能光源；二是采用合理的控制線路。本文在使用節能光源的情況下采用經緯型路燈控制器來實現路燈節能。
經緯型路燈控制器，采用單片機技術，模擬日照規律，天黑能自動開燈，天亮能自動關燈。它具有光控開關自動變換開關時間的優點，克服了光控開關易受干擾的缺點；具有定時開關定時精確的長處，克服了定時開關不會自動變換開關時間的短處。這類路燈控制器開關燈時間合理、準確，有利于節省電力，目前路燈管理部門大都使用這類產品。但是目前經緯型路燈控制系統中多采用DS1302時鐘芯片，該芯片沒有鬧鈴功能，只能采用查詢方式，能耗開支較大，這也是目前國內下位機設計的通病。本文設計的經緯型智能路燈控制系統采用DS12887時鐘芯片，該芯片具有鬧鈴功能，鬧鈴時間到可觸發單片機中斷，通過中斷方式控制路燈開關，免去了查詢開支，降低了能耗，提升了下位機的工作效率。

1 DS12887時鐘芯片概述
實時鐘是電子控制和通信設備中常用的器件。美國DALLAS公司推出的實時鐘芯片DS12887，外圍電路簡單，除具有精確時鐘外，還帶有114 B掉電不易失的通用RAM，因此深受用戶的歡迎。8位地址數據總線分時復用的DS12887與同樣外部總線結構的MCU接口連接非常方便。DS12 887主要特性如下：
(1)內含一個鋰電池，斷電后運行十年以上不丟失數據；
(2)可計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補償功能；
(3)采用二進制數碼或BCD碼表示時間、日歷和定鬧；
(4)采用12小時或24小時制，12小時時鐘模式帶有PM和AM指示，有夏令時功能；
(5)可選Motorola和Intel總線時序；
(6)可編程方波信號輸出；
(7)有128 B RAM單元與軟件接口，其中14 B作為時鐘和控制寄存器，114 B為通用RAM，所有RAM單元數據都具有掉電保護功能；
(8)中斷信號輸出(IRQ)和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試。

2 系統功能描述
2．1 自動定時開關燈
智能路燈控制系統根據路燈所在地的經緯度與每天日期，運用一系列天文公式，自動計算出該天天黑時間和天亮時間。在系統時間設定后，系統自動把當前時間與當天天黑天亮時間作比較，確定初始路燈開關狀態，并把此時之后的第一個天黑時間或天亮時間設定為定時芯片DS12887的鬧鈴時間；鬧鈴時間到，引發系統中斷，通過繼電器開關改變路燈開關狀態，并把下一個天黑時間或天亮時間設定為鬧鈴時間，如此循環往復，自動根據每天天黑天亮時間開關路燈。
2．2 顯示、調整系統時間
可以利用功能按鍵，觸發外部中斷，在LCD屏上顯示系統日期和時鐘，并可以手動對系統當前的年、月、日、時、分、秒等時間要素進行修改。日期和時間修改后，系統自動設定路燈開關鬧鈴。
2．3 顯示、調整鬧鈴時間
可以利用功能按鍵，觸發外部中斷，在LCD屏上顯示下次鬧鈴時間，也就是查詢當天的天亮或天黑時間——路燈亮之前顯示的是路燈的開燈時間，路燈亮之后顯示的是路燈的關閉時間。此外，還可以針對日食、陰天等特殊情況手動調整鬧鈴時間，比如可以手動把開燈時間設定到日食前幾分鐘，路燈開啟之后，再手動把關燈時間設定在日食過后幾分鐘，下一個開燈時間則由系統自動按照正常情況設定。

3 硬件電路的設計
智能路燈控制系統的硬件部分包括：復位電路、液晶顯示驅動電路、實時時鐘電路、鍵盤處理電路和繼電器驅動電路等部分。
使用Proteus對該電路進行仿真，用Led燈模擬路燈的開關狀態，包括復位電路、液晶顯示驅動電路、實時時鐘電路和按鍵處理電路等；單片機采用了ATM89C54，也可以采用其他單片機；功能按鍵包括ITN0，S1，S2，S3，S4，分別用于觸發外部中斷、顯示時間、加一、減一、顯示鬧鈴。

4 程序設計
程序采用C語言編寫。主程序流程如圖1所示。主程序初始化后，開外部中斷，隨即轉入空語句循環。系統功能主要在中斷服務程序中實現。2個主要中斷服務程序是按鍵中斷服務程序和鬧鈴中斷服務程序。