2．3 照明控制终端模块
照明终端监控电路由电力载波通信模块、工作电流检测模块、开关控制模块和控制按键及工作状态指示电路等几部分组成，电路设计如图4所示。处理器选用了AT89C2051单片机，其串口和I／O端口P1．6、P1．7与电力线载波通信模块相连，完成数据的发送和接收。单片机系统通过电流互感器检测照明线路中工作状态下的电流，可以判断照明灯具是否出现损坏等故障。电流互感器的变比为1000：1，工作时输出的电流比较小，先通过集成运放1进行信号放大及电流电压转换，集成运放2和集成运放3组成精密整流电路对信号进行整流，再通过电容滤波得到一个直流电压信号，连接到单片机的P1．0管脚，利用单片机内部比较器，与P1．1管脚设定的阈值电压进行比较，P3．6是比较器的输出端，比较结果可以反映照明灯具是否正常工作。电路中电阻R的参数设定需根据照明灯具的功率来确定，照明灯具功率在40～100W范围时，电阻R可以选取6．8k的电阻，阈值电压可以设为1．2V，当照明灯正常工作时比较器输出高电平。
单片机通过P1．4输出低电平使控制继电器闭合，对照明灯实现开关控制。电路中还设计了一个人工应急开关按钮，当按下SW键时，可以使开关闭合一段时间后再断开，具体时间通过软件编程设定。TEST按钮用于安装测试，按下时控制终端会发出链路检查请求，若与中心监控站通信链路正常，则P1．3输出低电平，点亮发光二极管LED1。同时也测试控制电路工作功能，P1．4输出低电平打开照明灯，检查照明线路工作电流信号是否正常，若没有检测到工作电流，灯泡可能已损坏，P1．2输出低电平，故障指示灯LED2亮。可以在安装灯泡和不安装的情况下进行测试，检查系统是否正常工作。
3 系统软件设计
系统软件设计主要包括数据通信的实现、照明灯具开关控制及工作状态检测的实现以及计算机管理和控制软件系统。中心监控站和控制终端之间通过电力线载波进行数据通信，考虑到电力线信道动态变化的特点，数据通信采用应答方式和超时重发机制。中心监控站和每个控制终端都有一个唯一的16位地址编码(ID)，数据在传输时依赖这个地址编码确定发送端和接收端。中心监控站向控制终端发送命令时，将需要发送的信息按照规定的格式进行封装，形成数据帧进行发送，数据帧的帧结构如图5所示。
数据帧包含目的地址和源地址，控制终端通过获取数据帧的目的地址判断是否接收数据和响应。帧长度表示该字节后到校验码数据针对长度，用于接收端判断并接收完整的数据帧。目的地址和源地址都分别重发一次用于接收端校验判断，自帧长度之后的字节通过循环冗余校验产生校验码，接收端通过校验判断数据帧是否传输正确。控制字为实现不同功能规定了不同的命令字，数据段是不同命令所带的数据信息。为保证数据传输的可靠，发送数据时利用ST7538的载波监听功能，在电力线上没有数据传输时发送数据，同时在发送数据帧之前和发送完数据帧之后多发几个字节可以提高通信的成功率。实验测试表明，在一个楼宇内中心监控站和控制终端之间的电力载波通信都能实现。通过软件设计控制终端可以具备中继站的功能，如果存在数据传输成功率低的问题，可以采用中继的方式进行数据传输，实现楼宇照明系统的监控。
在计算机上运行的控制管理软件通过计算机的串口与中心监控站进行数据通信，实现照明系统开关灯时间信息设定、中心监控站校时、照明系统工作状态监测和故障检测、对每个照明灯的单独控制等功能。对楼宇公共照明系统可以统一设定开关时间，也可以根据具体需要分区域分别设定开关时间。计算机只有在对控制参数设定和照明系统检测时才与中心监控站进行联机通信，一般情况下中心监控站根据设定的控制参数独立运行，完成对公共照明系统的监控。通过计算机管理软件设定的参数保存在掉电不丢失的时钟芯片RAM中，中心监控站根据开关时间信息参数，设置时钟芯片的闹钟时间，利用闹钟中断的方式对公共照明系统进行开关控制，可以发生广播命令统一控制，也可以分楼层、分区域分别控制，以及对每个照明设备单独控制。当与计算机联机时，根据控制管理软件发出的命令，将包含命令信息的数据帧发送到三相供电线路上，并接收控制终端的反馈信息，转发给管理控制软件。
控制终端通过电力线接受中心监控站发出的控制命令，对照明灯具进行开关控制和工作状态检测。其软件设计流程如图6所示。系统安装后可以通过测试键检查照明线路和通信信道是否正常，正常工作时可以通过开关按键，短时间打开照明灯，这个功能可以在非规定照明时间应急使用。数据接收采用串口中断的方式，将接收到的数据存储在片内存储器，主程序读取存储器分析接收到的数据。控制终端可以接收发给本站的命令信息，也可以接收广播地址的命令信息。通过分析接收到的数据帧中的命令字，控制终端可以实现对电路的开关控制、工作状态监测和通信链路检查等功能。控制端完成相关操作后要发送反馈信息，其中包含当前电路的工作状态和故障标志等信息。如果接收到的是统一开关等广播命令信息，终端控制站只完成控制功能，不反馈信息。
