【特约】基于DS1302和Attiny13的LED定时调光器设计[2]

　　4 时间烧写模块软硬件设计

　　考虑到实际使用中，在LED路灯系统里定时器是批量使用，为了保证调光的同步性一致，因此实际生产过程中每个定时器各自的初始时间必须各不相同，但和实时时间必须保持一致。

　　整个模块实现的功能是将PC的当前时间保存到烧写模块中并可实现走时，显示到LCD屏幕上，按下按钮，可将当前动态时间发送给定时器，并反馈到LCD屏幕上。

　　4.1 时间烧写模块硬件设计

　　时间烧写模块的结构图如图4所示。

　　图4 时间烧写模块结构图

　　其中核心MCU为8位AVR单片机Atmega16，Atmega16通过串口和PC通讯，和DS1302通过3线SPI连接。用户通过操作PC上的界面，将PC当前的时间通过Atmega16赋予内部DS1302并保存于其中，用户可以通过LCD屏幕看到内部DS1302的时间正常。至此时间烧写模块已将实时时间保存至其中。

　　接下来用户只需操作时间烧写模块即可实现功能。通过按键，用户可将当前时间发送给定时器，同时将定时器时间显示在LCD上。这样保证每个定时器之间时间的同步性，均与PC的系统时间保持一致。

　　4.2 时间烧写模块软件设计

　　在软件上的设计主要是Atmega16单片机上的程序编写，在ICCAVR环境下编写调试。整个程序完成的工作是流程图如图5所示。

　　程序工作流程如下:

　　1)整个程序采用模块化编程思路，编写4个头文件:延时函数，LCD12864操作函数，DS1302读写函数，UART串口读写函数;

　　2)主程序，Atmega13端口配置函数，串行接收中断服务函数，外部中断服务函数;

　　3)功能1:实现通过串口将时间数据写入内部DS1302，显示在LCD上;

　　4)功能2:通过按键将内部DS1302时间数据发送给外部定时器中的DS1302，显示在LCD上。

　　图5 时间烧写模块程序流程图

　　4.3 时间烧写模块人机界面设计

　　如图6所示，是使用VB编写的PC端系统人机界面程序。

　　图6 时间烧写模块人机界面图

　　1)采用Timer控件读取系统时间，将时分秒数据取出显示在对应的Hour，Minute，Second框内;2)采用MSComm控件实现串口通讯，设置端口、波特率等项目，以十六进制形式发送时分秒数据，并将返回值显示在ReturnedTime框内。用户可在上面看到PC系统时钟，选择合适的串口参数，点击“OpenPort”，显示“OK”说明成功打开串口。点击“SendTime”发送，这样就将PC的当前时间成功写入时间烧写模块。

　　5 实地调试

　　实验室中按照图1连接，实物图如图7所示。

　　图7 实验室测试实物图

　　设计一个调光方案进行实地调试。在定时器软件设计中，在程序的宏定义中定制3个时间点为18∶00、0∶00和6∶00，调光占空比为50%。在主函数的if语句中仅仅对小时位进行判断并动作。对应的调光时间段:6∶00～18∶00关灯，18∶00～0∶00开灯(100%)，0∶00～6∶00开灯(50%)。

　　先将编写好的程序写入定时器中，再将计算机的系统时间写入时间烧写模块并能实现自主走时，最后通过时间烧写模块将实时时间写入定时器。

　　经过1个月的观察，LED灯每天傍晚18∶00开灯，到午夜0∶00PWM调光50%占空比，凌晨6∶00关灯，能够完全实现该功能，时间误差在1s以内。

　　目前已将定时器集成进LED驱动电源中，在路灯上进行实地使用中，观测下来目前效果良好。

　　6 总结

　　整套定时器系统通过将PC的当前时间赋给DS1302，解决了批量生产定时器过程中对其初始时间的赋值误差问题，并能够在以后的使用中修正时间，使得传统定时器使用过程中引起的不同步问题得到解决，使LED路灯定时控制保持同步。另外其较低的成本也在路灯大批量使用中具有一定的优势。

　　对于LED而言，由于其极易调光的特性，使得我们可以对LED路灯进行灵活的调光。例如在每天固定时间开关路灯，在车流量大的时段提高光输出，深夜车流量小的时段可以降低光输出。这样既节省了人力资源的浪费，又达到节约能源的目的在实际使用中，用户可根据不同的情况，对定时器的内部程序进行灵活自由的修改，如添加不同的调光时间节点和PWM调光不同的占空比，甚至可以加入光敏元件检测外界光照度实现实时自动调光等等，均具有较高的实用价值。

编辑：Cedar