【正文】 車場(chǎng)燈光智能控制系統(tǒng)的原理 停車場(chǎng)智能系統(tǒng)基本原理 系統(tǒng)主要由上位機(jī)、 CAN 適配器、控制節(jié)點(diǎn)（包括出入口控制節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)）等部分構(gòu)成，各節(jié)點(diǎn)間通過 CAN 總線進(jìn)行通信。 研究主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 本文提出了一種基于 CAN總線技術(shù)開發(fā)的分布式停車 場(chǎng)燈光智能控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹 2 了該智能控制系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計(jì)方法。 但是隨著停車場(chǎng)系統(tǒng)智能化程度要求越來越高，功能越來越強(qiáng)，總線的節(jié)點(diǎn)越來越多的情況下， RS485的總線效率低、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、后期維護(hù)成本高、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節(jié)點(diǎn)少、應(yīng)用不靈活等不足和缺陷逐漸體現(xiàn)出來 ；智能停車場(chǎng)的系統(tǒng)擴(kuò)展也受到 RS485本身的制約，越來越不能適應(yīng)大中型智能停車場(chǎng)的控制需要。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前大部分的地下停車場(chǎng)都需要大量的照明設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期照明．采用傳統(tǒng)的連續(xù)照明方式或聲控照明方式很難實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制．且會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗?，F(xiàn)在，在歐美等國 CAN總線已被廣泛地應(yīng)用于汽車、火車、輪船、機(jī)器人、智能樓宇、機(jī)械制造、數(shù)控機(jī)床、各種機(jī)械設(shè)備、交通管理、傳感器、自動(dòng)化儀表等領(lǐng)域?，F(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 17 圖 43 查詢方式發(fā)送報(bào)文流程圖 9 圖 33 89C52 引腳 14 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1 課題背景 設(shè)計(jì)內(nèi)容 基于 CAN總線的現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行了深入的研究， 提出以單片機(jī) P89C52X2B和 CAN控制 SJA1000為核心，組成CAN總線的智能節(jié)點(diǎn)。由于其卓越的性能，CAN總線的應(yīng)用范圍已不再局限于汽車工業(yè)，被廣泛應(yīng)用到自動(dòng)控制、樓宇自動(dòng)化、醫(yī)學(xué)設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。 目前大部分停車場(chǎng)都需要大量的長(zhǎng)期照明 ,采用傳統(tǒng)的照明控制 ,且會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。采用 C語言對(duì)智能節(jié)點(diǎn)的初始化及發(fā)送和接收模塊程序進(jìn)行了編程，詳細(xì)描述了控制器的軟件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)以及在開發(fā)過程中的一些關(guān)鍵的技術(shù)問題及其解決方案。 3 停車場(chǎng)燈光智能控制的基本原理 3 本章小結(jié) 15 CAN 總線智能節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 29 本章小結(jié) 30 致謝 7 圖 32 PCA82C250 引腳描述 12 圖 35 開關(guān)量輸入電路原理圖 14 圖 41 CAN 的分層結(jié)構(gòu) 19 圖 45 CAN 總線智能節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖 19 圖 46 SJA1000 初始化流程圖 20 圖 47 CAN 中斷接收程序流程圖 28 圖 412CAN 適配器程序流程圖 9 表 41各節(jié)點(diǎn)邏輯關(guān)系 匯集了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù) (3C)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，從 20世紀(jì) 80年代開始發(fā)展起來，并逐步在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛的重視和應(yīng)用。 從“九國外雖然有類似的燈光智能控制系統(tǒng)，但價(jià)格很高，限制了它的廣泛應(yīng)用。先進(jìn)的的 CANbus總線通訊系統(tǒng)是智能停車場(chǎng)的主流發(fā)展方向。設(shè)計(jì)內(nèi)容 基于 CAN總線的現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行了深入的研究， 提出以單片機(jī) P89C52X2B和 CAN控制 SJA1000為核心，組成 CAN總線的智能節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)主要由多個(gè)智能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，再 利用 CAN總線將這些節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)可以相互聯(lián)系的整體，系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)停車場(chǎng)燈光的智能控制。該智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 在出入口的控制節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過 CAN 適配器將各個(gè)照明回路的開關(guān)狀態(tài)送給上位機(jī)以方便管理人員觀察停車場(chǎng)內(nèi)的照明情況。 系統(tǒng)的 CANbus 布線及智能節(jié)點(diǎn)具體工作原理 系統(tǒng)的 CANbus 布線 智能照明系統(tǒng)的主要功能是車輛導(dǎo)向、空位檢測(cè)和照明控制等。 A 區(qū)控 制 器B 區(qū)控 制 器C 區(qū)控 制 器D 區(qū)控 制 器車 庫A 1車 庫A 2CAN總線車 庫A n車 庫B 1車 庫B 2車 庫B n車 庫C 1車 庫C 2車 庫C n車 庫D 1車 庫D 2車 庫D n入 口 處控 制 器出 口 處控 制 器C A N適 配 器上 位 機(jī) 圖 22 車場(chǎng)內(nèi)部 CANbus 布線及結(jié)構(gòu)圖 這一個(gè)系統(tǒng)中，使用 CANbus 總線方式進(jìn)行通訊，網(wǎng)絡(luò)顯得非常簡(jiǎn)單、可靠。 當(dāng)有車輛或車主進(jìn)出某一個(gè)相關(guān)區(qū)域的時(shí)候， 該區(qū)域的照明才點(diǎn)亮，在車輛或車主離開后，燈自動(dòng)熄滅，并且和當(dāng)前進(jìn)出不相關(guān)區(qū)域的照明燈將不會(huì)點(diǎn)亮，這樣可以最大限度的節(jié)約能源，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，這在較大型停車場(chǎng)中的作用會(huì)更加突出?；竟?jié)點(diǎn)與一定數(shù)量的傳感器回路和照明回路相連?？刂乒?jié)點(diǎn)隨時(shí)監(jiān)聽 CAN 總線上的各種消息。 本章小結(jié) 本章對(duì)停車場(chǎng)智能燈光系統(tǒng)作了總體原理說明，設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。 方案一： CAN控制器 SJA1000和 32位 ARM微處理器 S3C44BOX構(gòu)成的 CAN通訊節(jié)點(diǎn)。 S3C44BOX的總線是非復(fù)用的，地址和數(shù)據(jù)總線分別可以被設(shè)置為 8位、 l6位或者 32位模式，其外部地址最大為 256MB，分為 8個(gè) BANK，每個(gè) BANK32MB，分 配一根片選信號(hào)線 CS。 方案二 :采用 8051+SJA1000+82C250組合的方式實(shí)現(xiàn) CAN的通信。 從上面兩個(gè)方案分析可知，方案二比方案一易于實(shí)現(xiàn)，使用靈活，對(duì)于本課題只是該系統(tǒng)中的一部分，如果選擇方案一，可能會(huì)在整個(gè)系統(tǒng)中 S3C44B0X資源缺乏。同時(shí)新增加的增強(qiáng) CAN模式 PeliCAN還可支持 。 ② 支持 ，支持 11和 29位標(biāo)識(shí)符 。 ⑥ 工作溫度范圍為一 40125176。 /RD /E 5 微控制器的 /RD 信號(hào)（ Intel 模式）或 E 使能信號(hào)（ Motorola模式）。 VSS1 8 接地。 1=Intel模式， 0=Motorola模式。 VSS3 15 輸出驅(qū)動(dòng)器接地。R=50k)。 VDD1 22 邏輯電路的 5V電壓源。 RXFIFO最多可以緩存 64字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被 CPU讀取。當(dāng)退出復(fù)位模式時(shí)， SJA1000即按復(fù)位時(shí)設(shè)定的相應(yīng)情況工作于工作模式，除非再次使芯片復(fù)位，否則上次設(shè)定的值不變。當(dāng)接收緩沖器中有多條信息時(shí)，當(dāng)前的信息被讀取后，接收緩沖器有效信號(hào)會(huì)再次有效，通過中斷方式或查詢方式可以再次讀取信息，直到 RXFIFO中的信息被全部讀出為止。 PCA82C250收發(fā)器是協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口，如在 SOI1898標(biāo)準(zhǔn)中描述的，它們可以用高達(dá)1Mbps的位速率在兩條有差動(dòng)電壓的總線電纜上傳輸數(shù)據(jù)。 ⑤不同的接收器都具有寬共模范圍，有很強(qiáng)的抗電磁干擾 EMT的能力 。 ⑨一個(gè)沒有上電的節(jié)點(diǎn)不干擾總線 。在此模式下發(fā)送器輸出級(jí)晶體管被盡可能快地啟動(dòng)和關(guān)閉，由于沒有措施用于限制上升和下降的斜度，建議使用屏蔽電纜可避免 RFI。在這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉，接收器開至低電流。 其主要的特點(diǎn)有 : ① 8051中心處理單元 。掉電模式。 它的獨(dú)特之處在于 : ① 新增加片內(nèi) 16位尋址 ERAM(擴(kuò)展 RAM)，四個(gè) I/0口均有復(fù)用功能，嵌套中斷系統(tǒng)增強(qiáng)為 7源 4優(yōu)先級(jí) 。 11 下面是這兩種芯片的引腳 圖，隨后是對(duì)這些引腳的功能的一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。在訪問外部存儲(chǔ)時(shí)，輸出脈沖用來鎖存低地址的字節(jié)，在正常情況下，輸出 1/6的振蕩頻率可以當(dāng)作外部時(shí)鐘或定時(shí)，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)一個(gè) ALE脈沖將被忽略。如果 EA為高時(shí)，將執(zhí)行內(nèi)部程序，除非程序計(jì)數(shù)器可以大于 OFFFH可以訪問 4K器件， 1FFFH可以訪問 8K器件， 3FFFH可以訪問 16K器件， 7FFFH可以訪問 32K器件 .該引腳在編程時(shí)接 12V編程電壓。 CAN智能節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì) 本文中所設(shè)計(jì)的 CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)，采用 P89C52X2作為節(jié)點(diǎn)的微處理器，在 CAN總線通信接口中，采用 PHILIPS公司的 SJA1000和 PCA82C250芯片 .SJA1000 是獨(dú)立 CAN 通信控制器， PCA82C250為高性能 CAN總線收發(fā)器， 用來進(jìn)行隔離和增 加驅(qū)動(dòng)能力，提高系統(tǒng)的可靠性。 圖 34 所示為 CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)硬件電路原理圖 從圖中可以看出，電路主要由三部分所構(gòu)成：微控制器 P89C52X 獨(dú)立的 CAN通 信控制器 SJA1000和 CAN總線收發(fā)器 PCA82C PCA82C250 與 CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。 PCA82C250的 Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通訊速度適當(dāng)調(diào)整，一般在 16K～ 140K之間。 CANbus 總線數(shù)據(jù)的接收發(fā)送由集成 CAN 控制器的微處理器和 CAN 收發(fā)器完成， RS232 總線數(shù)據(jù)的接收 、 發(fā)送由微處理器完成。 CAN智能節(jié)點(diǎn)的外圍硬件模塊設(shè)計(jì) 開關(guān)量的輸入模塊 開關(guān)量的輸入模塊用來設(shè)定節(jié)點(diǎn)的邏輯地址，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)這個(gè)邏輯地址進(jìn)行相互識(shí)別。 ADOAD7接微控制器的數(shù)據(jù)線， LE是 74HC573的輸出允許信號(hào)，由微控制器經(jīng)譯碼產(chǎn)生。 D01D12D23D34D45D56D67D78CS9LE10Q011Q112Q213Q314Q415Q516Q617Q718R?7 4 H C 5 7 3+ O U T 19O U T 110+ O U T 211O U T 212+ O U T 313O U T 314+ O U T 415O U T 416+ IN 11I N 12+ IN 23I N 24+ IN 35I N 36+ IN 47I N 48R?T L P 5 2 1 4+ O U T 19O U T 110+ O U T 211O U T 212+ O U T 313O U T 314+ O U T 415O U T 416+ IN 11I N 12+ IN 23I N 24+ IN 35I N 36+ IN 47I N 48Q?T L P 5 2 1 4P 3 . 7P 2 . 02 0 0A L EP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7 14 V c c1GND3O N /O F F5F E E D B A C K4O U T /P U T2L M 2 57 6 5+ 24 V1K3 m H4 70 u F 4 70 u F 0 .0 1 uF+ 5V 圖 36 電源原理圖 本章小結(jié) 本章介紹了系統(tǒng)硬件原理。 15 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)通訊程序設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)必須滿足 CAN總線通訊協(xié)議。 CAN通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，包括各種通訊幀的組織和發(fā)送，均是由集成在 SJAl000通訊控制器中的電路實(shí)現(xiàn)的，因此系統(tǒng)的開發(fā)關(guān)鍵在于應(yīng)用層的設(shè)計(jì)。之后， CPU即可通過 SJA1000接收、發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，向物理總線接收和 發(fā)送數(shù)據(jù) . 圖 41 CAN的分層結(jié)構(gòu) SJA1000初始化 SJA1000