【正文】 有定型產(chǎn)品得以良好的推廣和運(yùn)用，使建筑照明由傳統(tǒng)控制走向計(jì)算機(jī)控制或無(wú)人控制的新領(lǐng)域。近幾年，我國(guó)高層建筑迅猛發(fā)展，這種智能型照明控制系統(tǒng)也已悄然進(jìn)入了我國(guó)建筑行業(yè)。在國(guó)內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市如上海、深圳、大連等, 紛紛開(kāi)展自己的信息化建設(shè), 建立起集語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、視頻圖像為一體的多媒體寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng), 并將光纖入戶作為遠(yuǎn)期目標(biāo), 故紛紛要求各建筑物或建筑群應(yīng)建立交換間, 進(jìn)行電話、數(shù)據(jù)、電視信息分配 , 并規(guī)定今后新建滅火系統(tǒng) , 大樓一律采用綜合布線系統(tǒng), 以避免重建或多次反復(fù)布線設(shè)計(jì)與施工。智能照明控制系統(tǒng)是一個(gè)由中央控制器、主通信干線、分支、信息接口及控制終端等部分構(gòu)成，是一個(gè)對(duì)各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘?hào)采樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)基于 51 單片機(jī)的智能照明控制器；包括：智能繼電器、智能調(diào)光器、控制面板等。因此，在燈具制造工藝相同水平的情況下，在建筑物中采用智能照明系統(tǒng)不僅能操作簡(jiǎn)單，管理維護(hù)方便，還可以滿足工作/生活多樣性需求，并且可以有效地達(dá)到節(jié)能的目的。CAN 最初是由德國(guó) Bosch 公司為汽車的檢測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。CAN 總線已成為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。(3)CAN 可以以多主方式工作,網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,而不分主從,通信方式靈活。(7)CAN 采用短幀結(jié)構(gòu),每一幀為 8 個(gè)字節(jié),保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。CAN 系統(tǒng)具有很好的數(shù)據(jù)兼容性。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們采用總線式結(jié)構(gòu),總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是單根電纜組成，該電纜連接網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能將下降。它可以分為多主式(Multi 一 masetr)結(jié)構(gòu)和主從式 (Infrastructure)結(jié)構(gòu)兩種。這是 CAN 總線的基本協(xié)議所支持的工作方式，無(wú)需上層協(xié)議的支持。所以采取主從式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)都需要采取必要的措施去解決瓶頸問(wèn)題。（1） 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層包括邏輯鏈路控制子層 LLC 和媒體訪問(wèn)控制子層 MAC。介質(zhì)訪問(wèn)控制子層 MAC 的作用主要是傳送的規(guī)則，也就是控制幀的結(jié)構(gòu)，執(zhí)行仲裁，錯(cuò)誤檢測(cè)，出錯(cuò)的標(biāo)定，故障界定。物理層規(guī)定了CAN 總線電平的兩種狀態(tài)：“顯性(Dominant)，和“隱性(Ressive)。在總線空閑或隱性位期間，發(fā)送隱性位，顯性位以大于最小閥值的差分電壓表示。（3）錯(cuò)誤幀(Error Frame):任何單元檢測(cè)到總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。只在總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送。標(biāo)識(shí)符的最高位 最先被發(fā)送 RTR 位在數(shù)據(jù)幀中必須是顯位，而在遠(yuǎn)程幀中必須為隱位。兩個(gè)保留位必須發(fā)送顯性位，但接收器認(rèn)可顯位與隱位的全部組合。首先發(fā)送的是第一個(gè)字節(jié)的最高位。一個(gè)正確接收到有效報(bào)文的接收器，在應(yīng)答間隙，將此信息通過(guò)發(fā)送一個(gè)顯性位報(bào)告給發(fā)送器，此時(shí)發(fā)送器發(fā)出的隱性位被改寫為顯性位，表明至少有一個(gè)接收器已經(jīng)正確接收。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)希望接收某些信息時(shí)，可以借助于傳送一個(gè)遠(yuǎn)程幀啟動(dòng)信息源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。 出錯(cuò)幀出錯(cuò)幀由兩個(gè)不同場(chǎng)組成，第一個(gè)場(chǎng)由來(lái)自各節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加得到，隨后的第二個(gè)場(chǎng)是出錯(cuò)界定符。這一出錯(cuò)標(biāo)注形式違背了適用于由幀起始至 CRC 界定符所有場(chǎng)的填充規(guī)則，或者破壞了應(yīng)答場(chǎng)或幀結(jié)束場(chǎng)的固定形式。一個(gè)檢測(cè)到出錯(cuò)條件的“錯(cuò)誤認(rèn)可”節(jié)點(diǎn)試圖發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)可標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)注。錯(cuò)誤標(biāo)志發(fā)送后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都送出隱性位，并監(jiān)視總線，直到檢測(cè)到隱性位。另一個(gè)是在間歇場(chǎng)檢測(cè)到顯性位。全部形式對(duì)應(yīng)于活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志形式。超載界定符與錯(cuò)誤界定符具有相同的形式。(l)發(fā)送監(jiān)視。(3)CRC 錯(cuò)誤。(5)應(yīng)答錯(cuò)誤。分析本系統(tǒng)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸較低，且各節(jié)點(diǎn)間的通訊規(guī)律性較強(qiáng)。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，總體上作如下選擇：圖 基于 CAN 總線的總線式結(jié)構(gòu)（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線式結(jié)構(gòu)。(3)CAN 遵循 ISO 標(biāo)準(zhǔn)模式。本系統(tǒng)選擇獨(dú)立的 CAN 控制器。該系統(tǒng)的控制臺(tái)由 PC 機(jī)、PC 總線適配卡和相應(yīng)的軟件組成。該系統(tǒng)的主要通信方式是控制臺(tái)向各個(gè)控制器發(fā)送控制數(shù)據(jù)以及各控制器向控制臺(tái)發(fā)回各種檢測(cè)信息。 CAN 通信接口模塊的設(shè)計(jì) 芯片介紹(1)SJA1000 芯片圖 SJA1000 引角圖引腳說(shuō)明：AD7AD0：多路地址/數(shù)據(jù)總線線。WR：微控制器的/WR 信寫(INTEL 模式)或 RD/(/WR)信號(hào)(MOTOROLA 模式)。注:XTAL1 引腳必須通過(guò) 15pF 的電容連到 VSS1。VDD3：輸出驅(qū)動(dòng)的 5V 電壓源。INT：中斷輸出，用于中斷微控制器，INT 在內(nèi)部中斷寄存器各位都被置位時(shí)低電平有效。RXO：從物理的 CAN 總線輸入到 SJA1000 的輸入比較器，支配(控制)電平將會(huì)喚醒 SJA1000 睡眠模式，如果 RX1 比 RX0 電平高就讀支配(控制)電平，反之讀弱勢(shì)電平。VDD1：邏輯電路的 5V 電壓源。(2)具有擴(kuò)展的接收緩沖器為 64 字節(jié),先進(jìn)先出(FIFO)。(6)支持與不同微處理器的接口。GND：接地。CANL：低電平 CAN 電壓輸入/輸出。CAN 核心模塊負(fù)責(zé) CAN 信息幀的收發(fā)和 CAN 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。本身不帶 CAN 控制器,所以要實(shí)現(xiàn)與 CAN總線之間的通信需外加 CAN 控制器和 CAN 驅(qū)動(dòng)器。SJA1000 的 RD、WR、ALE 分別與 MB89P857 對(duì)應(yīng)的引腳相連，INT 接MB89P857 的 INT0 使 MB89P857 可以通過(guò)中斷方式訪問(wèn) SJA1000。為了增強(qiáng)總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力,SJA1000 的 TX0 和 RX0 并不直接與PCA82C250 的 TXD 和 RXD 相接,而是通過(guò) 6N137 與 PCA82C250 相接,這樣,很好地實(shí)現(xiàn)了總線上各節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。82C250 與 CAN 總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施，82C250 的 CANH 和 CANL 引腳各自通過(guò)一個(gè) 5Ω 的電阻與 CAN 總線連接，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù) 82C250 免受過(guò)流的沖擊。 采用 MAX232 芯片接口ＰＣ機(jī)與單片機(jī)的連接圖 PC 機(jī)通過(guò) MAX232 與單片機(jī)的電路連接　 　 MAX232 芯片是美信（MAXIM）公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v 單電源供電。 　 　 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 　 　 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT 送到電腦 DB9 插頭；DB9插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT輸出。它有一般場(chǎng)景調(diào)用面板、可編程場(chǎng)景調(diào)用面板、時(shí)序場(chǎng)景調(diào)用面板和區(qū)域聯(lián)接場(chǎng)景調(diào)用面板等?？刂泼姘逯饕▎纹瑱C(jī)、鍵盤和顯示這幾部分。 74HC164 芯片說(shuō)明74HC164 為 8 位移位寄存器,串行輸入, 的引腳分布如圖(1) TTL 電平,最高工作時(shí)鐘頻率 20MHz,扇出系數(shù) 10,散耗功率為500mW,輸出電流 Io(每端)25mA,可以直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器件.圖 74HC164 引腳圖圖 功能圖引腳說(shuō)明：符號(hào) 引腳 說(shuō)明DSA 1 數(shù)據(jù)輸入DSB 2 數(shù)據(jù)輸入Q0Q3 36 輸出GND 7 地 (0 V)CP 8 時(shí)鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）/M/R 9 中央復(fù)位輸入（低電平有效）Q4Q7 1013 輸出VCC 14 正電源數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。 顯示部分設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器,簡(jiǎn)稱 LED(Light Emitting Diode)。在本設(shè)計(jì)中我們采用發(fā)光二極管顯示器。LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。動(dòng)態(tài)顯示就是將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制。鍵盤按結(jié)構(gòu)可以分為線性鍵盤和矩陣鍵盤兩種。顯然,矩陣鍵盤可以減少與 CPU 的連接引腳,因此也成為微機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)最常用的鍵盤結(jié)構(gòu)。第一,占用過(guò)多的單片機(jī) I/O 端口。傳統(tǒng)矩陣鍵盤往往只能采用定期掃描的方式,也就是每隔一段時(shí)間掃描一次鍵盤。 基于 74HC164 的中斷串行鍵盤硬件設(shè)計(jì)根據(jù) 74HC164 的并行輸出原理,單片機(jī)可以用一根數(shù)據(jù)線與 74HC164 的DSA、DSB 相接,而用 8 個(gè)按鍵與 74HC164 的數(shù)據(jù)輸出端 Q0Q7 相接,構(gòu)成一個(gè)串行鍵盤。矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理：如圖 所示。列線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。若所有行線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。若某行為低，則該行線與被置為低電平的列線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。整定值是人為設(shè)定的,不同情況用按鍵修改,并存放在單片機(jī)內(nèi)。LM331 為雙列直插式 8 腳芯片，其引腳為:圖 LM331 引腳圖引腳功能:引腳 1（PIN1）:為電流源輸出端，在 f０（PIN3）輸出邏輯低電平時(shí)，電流源ＩＲ輸出對(duì)電容 CL 充電。引腳 5（PIN5）:為定時(shí)比較器正相輸入端。如圖 所示：LM331 內(nèi)部有（1）輸入比較電路、 （2）定時(shí)比較電路、（3）RS 觸發(fā)電路、 （4）復(fù)零晶體管、 （5）輸出驅(qū)動(dòng)管、 （6）能隙基準(zhǔn)電路、（7）精密電流源電路、 （8）電流開(kāi)關(guān)、 （9）輸出保護(hù)點(diǎn)路等部分。圖 為該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。電路設(shè)計(jì)時(shí),將整流后的直流電壓經(jīng)過(guò)分壓電路送到 LM331 的輸入端。選用典型值Rt=，RL=100kΩ，Ct=0．0lμF。為了提高精度及穩(wěn)定性，以上阻容元件選用低溫度系數(shù)的器件，我們選用金屬膜電阻和聚苯乙烯或聚丙稀電容器。同時(shí)，光電耦合器的體積小，轉(zhuǎn)換速度快，因而廣泛應(yīng)用于由微機(jī)構(gòu)成的檢測(cè)或控制系統(tǒng)。圖 6N137 典型應(yīng)用電路6N137 的引腳 2 為信號(hào)輸入端，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，反向偏置的光敏管光照后被導(dǎo)通，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換送到與門，與門的另一輸入端(引腳 7)為使能端，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，信號(hào)輸出端(引腳 6)輸出低電平。 單片機(jī) AT89C51 模塊該系統(tǒng)設(shè)計(jì)需用單片機(jī)的一個(gè)中斷．一個(gè)定時(shí)器。當(dāng)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選定為計(jì)數(shù)模式時(shí)計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自外部輸入引腳 (T0)或 (T1)。系統(tǒng)設(shè)置 AT89C51 的 T0 為定時(shí)器，T1 為計(jì)數(shù)器，當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號(hào)時(shí)，定時(shí)、計(jì)數(shù)同時(shí)開(kāi)始，定時(shí)結(jié)束，計(jì)數(shù)也隨之結(jié)束。設(shè)輸入電壓是周期為 T 的正弦交流電整流后電壓波形如圖 2 所示。當(dāng)正弦交流電壓的頻率為 50Hz 時(shí),整流電壓和頻率的周期均為 0k 由電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的元件參數(shù)決定。傳感器模塊主要包括89C51 單片機(jī)，熱釋電傳感器，照度傳感器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等。傳感器由敏感單元、濾光窗和菲涅爾透鏡組成。紅外線通過(guò)菲涅耳濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。熱釋電傳感器是通過(guò)感應(yīng)人體的遠(yuǎn)紅外輻射產(chǎn)生電信號(hào),又稱遠(yuǎn)紅外探頭(PIR)。人體信息處理電路采用專用集成電路BISS0001。在輸出延遲時(shí)間 Tx 之外和無(wú) VS 的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。 熱釋電傳感器原理其原理圖如 所示：圖 熱釋電傳感器電路原理圖PIR 輸出的人體感應(yīng)信號(hào)從 14 腳輸入,經(jīng)內(nèi)部電路處理后形成有效的觸發(fā)信號(hào)從 2 腳輸出。單片機(jī)選用美國(guó) Atmel 公司的 AT89C51。內(nèi)裝有濾光片，使可見(jiàn)光以外的光譜不能到達(dá)光接收器，內(nèi)部放大電路有可調(diào)放大器，用于調(diào)制光譜接收范圍，從而可實(shí)現(xiàn)不同光強(qiáng)度的測(cè)量。1）使用標(biāo)準(zhǔn)1 個(gè)單位的照度大約為 1 個(gè)燭光在 1 米距離的光亮度。5%； 溫度特性：177。4）工作原理由于光電二極管的輸出與照度（光流量/感光面積）成比例，因此可以構(gòu)成照度計(jì)（其它光度值測(cè)量都可以采取相應(yīng)辦法將其變換為感光面的照度進(jìn)行測(cè)量）；再將光電流通過(guò)通用運(yùn)放進(jìn)行電流—電壓轉(zhuǎn)換。TLC2543 的引腳如圖 所示:圖 TLC2543 引腳圖圖中 AIN0～AINl0 為模擬輸入端；/CS 為片選端；DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端；DOUT 為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束端；CLK 為 I/O 時(shí)鐘；REF+為正基準(zhǔn)電壓端；REF為負(fù)基準(zhǔn)電壓端； VCC 為電源；GND 為地．(2)TLC2543 的使用方法1）控制宇的格式控制字為從 DA，I39。還能起到變換視覺(jué)效果的目的。傳統(tǒng)非調(diào)光電子鎮(zhèn)流器通過(guò)閉環(huán)控制可使輸出功率基本穩(wěn)定，燈電阻不會(huì)發(fā)生很大的變化。占空比調(diào)光法是在保持開(kāi)關(guān)頻率不變的情況下，改變開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，在導(dǎo)通時(shí)間縮短時(shí)，傳遞到燈管上的功率減小。在本次設(shè)計(jì)中我們采用調(diào)相的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光的功能。當(dāng)電壓和電流不同相位時(shí)，僅對(duì)燈管交付一小部分功率。燈電流在高功率電平上往往不再為正弦波。調(diào)相調(diào)光法能使燈功率調(diào)至1%，并可應(yīng)用于多燈調(diào)光場(chǎng)合，能在任意調(diào)光設(shè)定值上啟動(dòng)，調(diào)光相位與燈功率之間有良好的線性關(guān)系。該引腳檢測(cè)電感電流過(guò)零時(shí)產(chǎn)生的電壓振蕩，有效觸發(fā)信號(hào)為一下降沿；4 號(hào)引腳為 MOS 管電流采樣引腳，芯片將該引腳檢測(cè)到的信號(hào)與芯片內(nèi)部產(chǎn)生的電感電流參考信號(hào)相比較，用以確定何時(shí)關(guān)斷 MOS 管；3 號(hào)引腳為芯片內(nèi)部乘法器的一個(gè)輸入端，該引腳與 boost 電路輸入電壓相連，確定輸入電壓的波形與相位，用以生成芯片內(nèi)部的電感電流參考信號(hào)；2 號(hào)引腳為內(nèi)部乘法器的另一個(gè)輸入端，