基于can網(wǎng)絡(luò)的高樓自動窗控制器設(shè)計(2)(已修改)
2025-05-23 18:19 本頁面
【正文】 1 畢 業(yè) 設(shè) 計 基于 CAN 網(wǎng)絡(luò)的高樓自動窗控制器設(shè)計 房柳煌 202130580309 指導(dǎo)教師 學(xué)院名稱 工程學(xué)院 專業(yè)名稱 電子信息工程 論文提交日期 2021 年 5 月 論文答辯日期 2021 年 5 月 答辯委員會主席 ____________ 評 閱 人 ____________ 2 摘 要 本介紹了一種以意法半導(dǎo)體公司的 STM32 系列單片為主要控制器，采用 CAN 網(wǎng)絡(luò)作為通訊方式的高樓電動窗控制器的 設(shè)計，闡述了整個設(shè)計的選題背景、工作原理、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、實驗演示等各個部分。詳細論述了 CAN 網(wǎng)絡(luò)通訊方式在樓宇自動化上的工作特點與 STM32 系列單片機的工作原理與編程特點。該設(shè)計的整個網(wǎng)絡(luò)是通過主控制器上的觸摸屏來控制 ， 以 L6203 直流電機控制芯片驅(qū)動電機，根據(jù)外界環(huán)境情況（火災(zāi)、下雨、刮風(fēng)）通過 CAN 總線組成高樓上多個窗戶的開窗機控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時該設(shè)計可以在火災(zāi)發(fā)生的情況 下通過樓下主機控制高樓窗戶保持常開，加大空氣流通，減少人員傷亡 ，解決高樓上窗戶控制不便的問題，同時在緊急情況下減少事故發(fā)生等不必要的損失。 關(guān)鍵詞 ： CAN 開窗機 STM32 單片機 3 目 錄 1 緒論 2 CAN 網(wǎng)絡(luò)自動窗控制器整體描述 自動窗控制器網(wǎng)絡(luò)組成 自動窗控制器主機硬件 系統(tǒng) 開窗機硬件 系統(tǒng)架構(gòu) 3 CAN 總線技術(shù)概述 CAN 總線介紹 CAN 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 CAN 數(shù)據(jù)幀類型 編碼 CAN 總線的發(fā)展趨勢 4 STM32 系列單片機原理及其應(yīng)用 STM32F103VBT6 芯片功能簡介 STM32F103C6T6 芯 片功能簡介 本設(shè)計中使用到的外設(shè)原理詳述 5 CAN 網(wǎng)絡(luò)自動窗控制器硬件設(shè)計 STM32F103C6T6 最小系統(tǒng)設(shè)計 CAN 接口 電路 設(shè)計 TJA1050CAN 電平轉(zhuǎn)換芯片原理及其應(yīng)用 CAN 接口電路 TFT 觸摸屏 接口設(shè)計 TFT 觸摸屏 介紹 TFT 觸摸屏 接口電路 電機控制電路設(shè)計 電機驅(qū)動芯片 L6203 原理及應(yīng)用 6 CAN 網(wǎng)絡(luò)自動窗控制器軟件設(shè)計 開窗機控制 流程圖 STM32 驅(qū)動程序設(shè)計 4 電機 PWM 控制程序設(shè)計 CAN 節(jié)點通信程序設(shè)計 7 總結(jié)與收獲 8 致謝 參考文獻 5 1 緒論 近年，歐洲、北美、日韓地區(qū)，住宅窗體產(chǎn)品的啟閉方式已開始向自動化防線發(fā)展，如德國的諾托、意大利的圖蘭朵、韓國的 LG 等，均在設(shè)計開發(fā)自動化窗體的生產(chǎn)。在中國，自動化窗體正在逐步為人們所重視，不僅各種進口的自動窗和自動窗開窗器出現(xiàn)在中國的市場上，而且國內(nèi)一些實力較強的公司開發(fā)的產(chǎn)品具備完全的自主只是從產(chǎn)權(quán)，技術(shù)先進，功能完善的各國自動窗逐步成為國內(nèi)市場的主題，越來越多的自動窗體被應(yīng)用到各種建筑當(dāng)中，由于自動窗是剛剛發(fā)展起來的新產(chǎn)品，還沒有形成成熟、穩(wěn)定的行業(yè)，尚未形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此目前市場上生產(chǎn)的自動窗產(chǎn)品在各方面的差異非常大，多數(shù)產(chǎn)品還不能算是成熟，完善的自動窗。 在國內(nèi)經(jīng)過上海大火災(zāi)，國家與公民對房屋火災(zāi)的安全意識不斷加強，對火災(zāi)的逃生條件與要求越來越高，而自動窗正是針對這樣的一種情況設(shè)計的。最大的缺點是，國內(nèi)的自動窗都是單獨控制，沒有組成控制網(wǎng)絡(luò)，控制起來十分不方便，并且需要多個控制開關(guān)，尤其是在緊急情況，例如火災(zāi)發(fā)生的情況下，對高樓的損失十分巨大，基 于上述情況，本設(shè)計可以在機房控制的自動窗，通過在主機可以控制多個窗戶的狀態(tài)，避免緊急情況下造成的餓不必要的損失，在組網(wǎng)方式來看，主要是通過 485 與CAN 總線的優(yōu)劣勢我選擇了 CAN 總線作為組網(wǎng)的方式。 自動窗設(shè)計目的，在現(xiàn)代社會，對室內(nèi)設(shè)計而言，窗簾不僅具有遮光的作用，更具有美化的功能，他不僅僅可以協(xié)調(diào)居室的色彩搭配，而且可以柔化空間造型的線條，營造溫馨愜意的環(huán)境，隨著單片機芯片的集成度越來越高以及生產(chǎn)成本逐步降低，現(xiàn)在很多廠家生產(chǎn)的自動窗簾控制系統(tǒng)都是有主機和各種傳感器、報警器以及一些列機械傳動裝置組成的一 種具有智能化，人計劃，網(wǎng)絡(luò)化的高科技產(chǎn)品。 本課題設(shè)計的自動窗是一種新興技術(shù)，與電子、通信、光、 IT 技術(shù)組合，形成自動開啟、關(guān)閉的新型窗體產(chǎn)品，將成為窗體產(chǎn)品中最具生命力的新星。其作用是在火災(zāi)發(fā)生的情況下，及時打開逆風(fēng)方向的窗戶排除室內(nèi)的煙氣，防止人員傷亡，同時可以關(guān)閉順風(fēng)方向的窗戶防止火勢蔓延，有效的減少了火災(zāi)造成的財務(wù)與人員傷害。在正常情況下，可以根據(jù)外界的風(fēng)速、下雨情況對窗戶做到安全控制。 通過本課題的研究，對本單片機系統(tǒng)開發(fā)、電機驅(qū)動、 CAN 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等技術(shù)有了比較深入的了解，鞏固了專業(yè)知識，并且把專 業(yè)知識應(yīng)用到實際生活中。 6 2 CAN 網(wǎng)絡(luò)自動窗控制器整體描述 自動窗控制器網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng) 組成 自動窗控制器網(wǎng)絡(luò)主要由一個主機和多個從機組成 ，主機在大樓機房通過 CAN 總線數(shù)據(jù)通信的方式控制各個開窗機的開關(guān)， 主機上的控制使用的是 TFT 觸摸屏，當(dāng)按下觸摸按鍵后，發(fā)送數(shù)據(jù)到開窗機，通知開窗機按照主機的工作命令執(zhí)行， 同時在主機 TFT屏幕上顯示開窗機的當(dāng)前狀態(tài)，控制模型 如下圖 1 所示。 圖 1 自動窗控制網(wǎng)絡(luò)模型 7 自動窗控制器 主機硬件系統(tǒng) 組成 自動窗控制器主機的硬件 電路由： stm32 系列單片機、 電源模塊、復(fù)位電路、 USB 通信
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