【正文】 從節(jié)點軟件結(jié)構(gòu)如圖 所示：系統(tǒng)初始化模塊鍵盤掃描及處理模塊照明控制信號數(shù)據(jù)處理 CAN協(xié)議照明燈定時控制模塊LCD 液晶顯示模塊圖 從節(jié)點軟件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)程序模塊設(shè)計 主節(jié)點程序模塊設(shè)計由圖 可知，主節(jié)點系統(tǒng)程序主要由七大模塊構(gòu)成，它們分別是：系統(tǒng)初始化模塊、CAN 協(xié)議模塊、TFT 液晶顯示模塊、SD 卡驅(qū)動模塊、UART 驅(qū)動模塊、觸摸屏鍵盤掃描模塊以及蜂鳴器驅(qū)動模塊。 主節(jié)點軟件結(jié)構(gòu)主節(jié)點是整個 CAN 總線智能照明控制系統(tǒng)的核心單元，它管理了多達 110 個從節(jié)點燈設(shè)備，它要求具有強大的數(shù)據(jù)存儲、運算處理能力和友好的人機界面。4 個獨立按鍵，分別與單片機 INT0 和 相連，由于 P1 口上各位內(nèi)部均接有上拉電阻，故，外接按鍵的時候，我們不再需要接上上拉電阻。其內(nèi)部具有限流廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計21電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路。顯性電平將喚醒處于睡眠方式的 SJA1000 。SJA1000 具有 Intel 模式和 Motorola 模式是專為支持多種微處理器的時序特性而設(shè)計的，另外還具有 BasicCAN 和 PeliCAN 兩種工作方式 , PeliCAN 工作方式支持具有很多新特性的 CAN 協(xié)議。表 SMC1602A 液晶模塊引腳功能描述編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L) 12 D5 Data I/O5 R/W 讀/寫選擇端(H/L) 13 D6 Data I/O6 E 使能信號 14 D7 Data I/O7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極圖 SMC1602A 液晶外形尺寸廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計171234567890PRENGDA+VSW圖 液晶顯示電路液晶顯示電路主要通過 3 條控制線和 8 條數(shù)據(jù)口線與單片機相連，其中，Rs 為數(shù)據(jù)命令選擇線：當 RS=0 時，數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)為命令，當 RS=1 時，數(shù)據(jù)總線上的是數(shù)據(jù)。①由單片機外部的獨立振蕩電路產(chǎn)生的時鐘信號，通過單片機 XTAL1 管腳輸入，再經(jīng) 12 分頻后，給單片機提供工作時鐘信號。下面將詳細講解上述各個部分。其中，二極管 D1 用于防止電源反接損壞系統(tǒng)，發(fā)光二極管 D2 用于供電指示。由于本設(shè)計要求的按鍵數(shù)量不多，采用獨立式鍵盤較為合理。②使用系統(tǒng)編程技術(shù)(即 ISP),通過 UART0 接口下載程序。發(fā)光二極管 DD8 用于指示 CAN 總線收發(fā)，R15 為斜率電阻，可以通過改變 R15 的阻值來改變發(fā)送器晶體管的上升和下降斜率，以降低射頻 RFI 干擾。PCA82C250 采用雙線差分驅(qū)動，有助于抑制在惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。其中 CAN 控制器部分主要集成在 LPC2119ARM 處理器內(nèi)部，在這里不做它的硬件介紹。SD 卡具有兩種操作模式，分別為 SD 模式和 SPI 模式。其中，彩屏模塊電路主要由 TFT 液晶電路、觸摸屏電路、背光燈電路組成。主節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。首先主節(jié)點將帶有照明控制信號的控制信息通過 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到特定的從節(jié)點，從節(jié)點接收到控制信息后，經(jīng)過適當?shù)奶幚恚粗鞴?jié)點控制要求產(chǎn)生特定的照明控制信號，以控制相應(yīng)的照明設(shè)備。 CAN 通信電纜為了提高 CAN 總線通信可靠性和抗干擾能力，我們采用雙絞線作為 CAN 總線通信電纜，雙絞線通過雙絞，減少自身對外界的電磁波輻射，同時也提高了外部電磁波輻射的抗干擾能力，另外，當平行對線傳輸高頻信號時由于兩線之間存在的電容作用，引起信號相位相對滯后，當平行線對雙絞時，就會在線對形成電容的同時形成一個串聯(lián)的電感，以抵消電容的影響，從而提高通信可靠性。 CAN 控制器選擇選擇哪種 CAN 控制器將對整個系統(tǒng)的成本產(chǎn)生較大的影響。故，我們選用 STC89C52 單片機作為從節(jié)點主控制器。否則，從節(jié)點在線。 總體設(shè)計方案 設(shè)計思路本設(shè)計是一個基于 CAN 總線的現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計中采用主從節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案，通過主節(jié)點對各個從節(jié)點的照明燈進行實時監(jiān)控。正因為這樣研究現(xiàn)場總線與照明控制相結(jié)合的技術(shù)，必將是未來發(fā)展的需要，因此，有必要研究照明控制在現(xiàn)場總線上的應(yīng)用。這幾種現(xiàn)場總線技術(shù)已逐漸具有影響力，并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的優(yōu)勢。照明控制是對照明使用的質(zhì)和量的駕馭，對包括人工光源和自然光源在內(nèi)的各種光源的使用狀態(tài)進行調(diào)整，以實現(xiàn)更舒適、更優(yōu)美、更節(jié)能的照明環(huán)境的具體手段。總之，在本設(shè)計中，主節(jié)點實現(xiàn)了對多個從節(jié)點燈設(shè)備的遠程設(shè)置和監(jiān)控功能、離線檢測功能、運行通信指示功能、實時更新顯示功能等。從節(jié)點采用STC89C52 單片機和 SJA1000 獨立 CAN 控制器以及 PCA82C250CAN 總線收發(fā)器，設(shè)計出從節(jié)點硬件原理圖并制作出 2 個從節(jié)點實驗電路板。通過將主從節(jié)點實驗電路板掛接到網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個一主多從的主從式照明控制局域網(wǎng)絡(luò)。從節(jié)點具有獨立設(shè)置、控制本節(jié)點燈設(shè)備的功能。隨著科技的發(fā)展和人們物質(zhì)、精神生活水平的提高，照明不僅僅是滿足人們視覺上明亮的要求，還要滿足藝術(shù)性的要求，要創(chuàng)造出豐富多彩的意境，給人們以享受。 CAN 局域控制網(wǎng)是目前運用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，它是一種多主總線，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計2點之間有優(yōu)先級之分，因而通信方式靈活；CAN 可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)；CAN 采用非破壞性位仲裁技術(shù)，優(yōu)先級發(fā)送，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時間，在重負荷下表現(xiàn)出良好的性能。然而，CAN 總線又是現(xiàn)場總線的杰出代表之一，因此研究 CAN 總線對照明的控制有其重大的意義。系統(tǒng)要求設(shè)計一個主節(jié)點，多個從節(jié)點，并模擬應(yīng)用現(xiàn)場，進行試驗研究。設(shè)計中采用主從式總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)主從節(jié)點的信息交流。在運行指示功能中，當主節(jié)點主程序停止運行則指示運行不正常。（4）STC89 系列單片機具有較豐富的中斷和計數(shù)器資源；指令與 MCS51 兼容，在軟件編寫上比較方便。目前市場上 CAN 控制器分為單片機（或 DSP）內(nèi)嵌式和獨立式二大類。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)主要采用主從式總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從而實現(xiàn)對照明設(shè)備的定時開、關(guān)控制。L P C 2 1 1 9觸摸屏輸入T F T 彩色液晶屏電路C A N控制器P C A 8 2 C 2 5 0 C A N 總線驅(qū)動電路S D 卡接口電路U A R T 串口電路J T A G 調(diào)試接口電路C A N _ HC A N _ L圖 主節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)從節(jié)點由 STC89C52 單片機、LCM1602 液晶模塊、串口、獨立式鍵盤、SJA1000CAN 控制器電路、CAN 總線驅(qū)動電路、繼電器控制電路等模塊組成。觸摸屏采用 4 線電阻式觸摸屏，觸摸屏控制器采用的是具有 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度的 XPT2046 芯片。在這里由于 LPC2119 處理器沒有 SD 卡接口且 SD 模式較為復(fù)雜，故采用 SPI 接口模式操作 SD 卡。在這里主要詳細介紹CAN 總線驅(qū)動電路。PCA82C250 具有以下特性：符合 ISO11898 標準。CAN 總線驅(qū)動電路如圖 所示TXD1GND2VCC3R XD4R s8C ANH7C ANL6Vref5廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計12圖 CAN 總線驅(qū)動電路 蜂鳴器及 ISP 下載選擇電路設(shè)計蜂鳴器電路由 S8550 三極管、蜂鳴器、電阻組成。③使用在應(yīng)用編程技術(shù)(即 IAP)，使用這種方式，可以實現(xiàn)用戶程序運行時對 Flash 進行擦除或編程。該鍵盤電路較為簡單，主要由按鍵和上拉電阻組成。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖 所示。 GNDA01234567LERWITP+圖 3 .14 STC89C52 最小系統(tǒng)電路原理圖復(fù)位電路：在本設(shè)計中采用硬件比較簡單的容阻式復(fù)位電路。②通過外接晶振和 2 個 30pF 的起振電容，與單片機內(nèi)部的反相器構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生振蕩信號，經(jīng) 12 分頻后，為單片機提供工作時鐘信號。WR 為讀寫控制線：當 WR=0 時，為寫 LCD 液晶模塊，當 WR=1 時，為讀 LCD 模塊；EN 為使能信號端：當 EN=下降沿時，寫 LCD 有效；當 EN=上升沿時，讀 LCD 數(shù)據(jù)有效。SJA1000 的引腳圖如圖 所示,管腳功能說明如表 33 所示。當 RX0 高于 RX1 時，讀出為隱性電平，否則為顯性電平VSS2 21 輸入比較器地VDD1 22 邏輯電路 5V 電源SJA1000 CAN 總線通信控制器接口電路如圖 所示，SJA1000 的數(shù)據(jù)線AD0～AD7 與 STC89C52 單片機的數(shù)據(jù)線 P0 口相連。另外，如圖 所示在 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。鍵盤電路如圖 所示 I圖 鍵盤電路原理圖廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計22 串口通信電路設(shè)計從節(jié)點串口通信電路主要由美信公司生產(chǎn)的 Max232 芯片和相應(yīng)的通信指示電路構(gòu)成，主要是用于單片機程序的燒寫和程序的調(diào)試。因此，主節(jié)點的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞以及其程序模塊的劃分是否得當，將會直接地影響著整個照明控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。然而，節(jié)點主程序是這些程序模塊的調(diào)用者，是實現(xiàn)主節(jié)點功能的途徑，所以其他程序模塊的設(shè)計，目的都是為了服務(wù)于主程序，以實現(xiàn)主節(jié)點監(jiān)控從節(jié)點燈設(shè)備的功能。經(jīng)過仔細思考后將從節(jié)點軟件劃分為六大模塊，它們分別為：系統(tǒng)初始化模塊、CAN 協(xié)議模塊、照明控制信號數(shù)據(jù)處理模塊、鍵盤掃描及處理模塊、照明燈定時控制模塊以及 LCD 液晶顯示模塊。本系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要包括主節(jié)點軟件結(jié)構(gòu)和從節(jié)點軟件結(jié)構(gòu)兩部分。TXDGNVC3R4EF5AL6H7S8U0+圖 CAN 總線驅(qū)動電路原理圖 鍵盤電路設(shè)計鍵盤電路采用比較簡單的獨立式鍵盤,便能滿足設(shè)計要求，成本低廉，編程相對簡單。它是 CAN 控制器和物理總線間的接口，它可以提供對總線的差動發(fā)送能力和對 CAN 控制器的差動接收能力，增大通信距離，提高系統(tǒng)瞬間抗干擾能力，保護總線，降低射頻干擾等。VSS1 8 邏輯電路地XTAL1 9 振蕩放大器輸入，外部振蕩放大器信號經(jīng)此引腳輸入XTAL2 10 振蕩放大器輸出，使用外部振蕩信號時此引腳必須開路MODE 11 方式選擇輸入端：1=Intel 方式，0=Motorola 方式VDD3 12 輸出驅(qū)動器 5V 電源TX0 13 由輸出驅(qū)動器 0 至物理總線的輸出端TX1 14 由輸出驅(qū)動器 1 至物理總線的輸出端VSS3 15 輸出驅(qū)動器地/INT 16 中斷輸出端，用于向微控制器提供中斷信號/RST 17 復(fù)位輸入端，用于重新啟動 CAN 接口(低電平有效)廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計20VDD2 18 輸入比較器 5V 電源SJA1000 引腳功能符號 引腳 功能RX0 RX1 19 20 由物理總線至 SJA1000 輸入比較器的輸入端。SJA1000 是 NXP 公司的 PCA82C200CAN 控制器的替代產(chǎn)品。SMC1602A 液晶模塊引腳功能描述如表 所示。時鐘振蕩電路：STC89C52 單片機時鐘電路有兩種方式。該單片機最小系統(tǒng)主要包括復(fù)位電路、時鐘振蕩電路、外部接口等。再將+5V 直流源分別輸入到穩(wěn)壓器 和 分別穩(wěn)壓輸出+ 和+ 電源為處理器等供電。 BQz JI圖 蜂鳴器驅(qū)動電路 圖 ISP 下載模式選擇電路廣西科技大學(xué)(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計13 鍵盤電路設(shè)計在本設(shè)計中采用獨立鍵盤，獨立式鍵盤無論是在硬件還是軟件的設(shè)計上都是相對簡單的。另外，LPC2119 有三種編程方式：①使用 JATG 仿真/調(diào)試器，通過 JATG 接口下載程序。P4 為 CAN 總線接口，連接外部總線。器件的所有其他部分將繼續(xù)工作。1DATC/圖 SD 卡接口電路原理圖 CAN 總線電路設(shè)計CAN 總線電路主要包括 CAN 控制器部分和 CAN 總線驅(qū)動部分。大小猶如一張郵票的 SD 記憶卡，重量只有 2 克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。