微功耗袖珍照明计时器

　　1　引言

　　照明计时器的出现是技术上的革新,使得能源专家的工作从粗略的猜测和衡量转变为建立在真实数据基础上的判断分析。照明计时器目前只有美国是大批量生产的,社会的进步和发展将节能工作提到了重要的位置。

　　从国家能源效率中心获得的情报显示,照明用电中的浪费比例明显高于其它用电领域。在很多无人的房间里,电能白白消耗。既浪费钱财,又加剧了本来就很紧张的能源危机。为减少这种浪费,就有必要知道各个照明设备的照明情况,简单的如一段时间以来照明时间的长短,复杂的如每一套灯什么时候打开,什么时候关闭等。因此必需安装几套照明计时器。

　　照明计时器能记录照明时间,即记录监控期间全套灯具运作的总时间,能记录全套灯具具体的开启、关闭时间,并能通过串行数据口输入到计算机,由计算机对所有输入数据进行处理分析。

　　应某能源效率中心的要求,我们自行设计了一套照明计时器。由于记录仪要求结构简单可靠,并且必须使用电池长期工作,故我们采用了独特的软件设计思路,使得该仪器功耗极低,不会死机,具有很高的可靠性。

　　2　系统硬件设计

　　系统硬件框图如图1所示。显示器采用廉价的动态扫描共阴极LED显示器。另外,因为该仪器要固定在墙上,为了使得系统体积小巧、功能可靠,我们选择Intel公司生产的87C51作为微处理器。由于系统有精确的计时要求,除了微处理器采用的4MHz晶振外,还需要一片频率为32768Hz的手表晶振。整个硬件结构紧凑,体积很小。

　　3　系统软件设计

　　系统软件采用独特的设计思路,如图2所示,程序复位开始以后先看是否处于试光状态,如果是,则程序一直处于循环状态,否则,程序根据P1.4的状态决定是否清零,然后检测P1.3的状态,如有光照则计数存储器加1,最后看P1.2的状态,如果为低电平,系统显示数据。否则,程序置位Power Down,系统掉电。

　　P1.3端口输入的信号是从光敏管采集到的信号。在白炽灯下试验,信号为50Hz的方波,所以在程序中循环读取P1.3口的时间应该大于0.01s,这样才能保证采集到高电平。实际上,我们的采集时间约为0.015s,如果在一般运行状态下每隔2s复位后经过约0.015s系统就进入掉电状态。

　　由图1可知,系统每隔2s复位一次,所以每次程序运行过程都如上所述,使得系统永不死机,获得很高的可靠性。另外在绝大多数情况下,程序的执行路径是从复位开始到掉电结束,也就是说在绝大部分时间里,系统处于掉电状态。因此系统功耗极低,保证了该系统的实用性。实测结果显示在一般运行状态下,消耗电流不大于0.5mA。这样就保证了系统的运行时间在3个月以上(使用3节5号电池)。