【正文】 圖 LPC2119 最小系統電路原理圖廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計9 TFT 彩屏電路設計TFT 彩屏電路包括彩屏模塊電路(可移動部分)和控制器與彩屏模塊之間的接口電路。主節(jié)點由 LPC2119ARM7 處理器、TFT 彩色觸摸屏、串口、SD 卡、CAN 總線驅動電路、蜂鳴器、JTAG 接口、獨立式鍵盤、電源電路等模塊組成。具體系統總體結構框圖，如圖 所示：廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計6CAN_LCAN_H120220CAN1(從節(jié)點)CAN2(從節(jié)點)CANn(從節(jié)點)CAN0(主節(jié)點)照明燈 1 照明燈 2 照明燈 n圖 系統總體結構框圖智能通信節(jié)點主要由單片機處理器、CAN 總線控制器和相應的輸入輸出設備三部分組成。 CAN 收發(fā)器對于 CAN 收發(fā)器，只有 PCA82C250 最為適合了，盡管有 TJA1050，PCA82C252,CF15,Si9200 但是 PCA82C250 在市場應用多，相關的設計較多，因此選擇 PCA82C250 作為CAN 收發(fā)器。故，主節(jié)點采用 NXP 公司生產的 LPC2119 微處理器作為主控制器。它內部具有兼容于 MCS51 的頭文件，編程方便，開發(fā)周期短，開發(fā)效率高。對于離線檢測功能的實現，主節(jié)點在規(guī)定的時間內，檢查各個從節(jié)點是否發(fā)送過數據給主節(jié)點，如果沒有發(fā)送過數據，則認為該從節(jié)點已經斷開了總線的連接即節(jié)點離線。另外，系統具有通信故障指示，當與主節(jié)點相連的總線斷開時，主節(jié)點將作出相應的通信異常指示。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計32 系統設計 設計要求 本題目要求設計一個基于 CAN 總線的智能照明控制系統。隨著計算機技術、網絡通訊技術、微電子技術、現場總線技術等的發(fā)展，利用現場總線智能節(jié)點將照明設備構成局域控制網絡，形成網絡化控制必將成為智能照明控制的發(fā)展趨勢。但通過實際應用后，這些現場總線產品的優(yōu)缺點也日漸明顯。照明是利用各種光源，照亮工作和生活場所或個別物體的措施，利用太陽能和天空光的稱“天然采光” ，利用人工光源的稱“人工照明” 。燈設備離線檢測功能是本設計的又一大亮點，本設計采用定時詢問方法，實現了從節(jié)點的離線檢測功能。主節(jié)點采用 NXP 公司生產的 ARM7 系列 LPC2119 微處理器和其內部集成的 CAN 控制器以及PCA82C250 收發(fā)器設計出主節(jié)點硬件原理圖，并制作出主節(jié)點硬件電路板。利用該網絡進行 CAN 總線照明控制系統理論研究和實驗測試。整體系統運行可靠，通信正常，不出現通信擁堵、死機等現象。自 1973 年世界上發(fā)生了第一次能源危機以來，國際上對照明節(jié)能的逐漸重視起來，并提出了“綠色照明”理念，在發(fā)展綠色照明工程的過程中照明控制起了非常重要的作用，這也在很大程度上促進了照明控制技術的發(fā)展。最早運用于汽車工業(yè)，隨著 CAN 總線技術的不斷發(fā)展，其運用領域也得到不斷的擴展，如今，在機器人、數控技術、自動化儀表、航空工業(yè)等領域，都能看見 CAN 的影子。這不僅促進了智能照明控制技術的發(fā)展，也拓寬了現場總線的應用領域。主節(jié)點具有實時監(jiān)控各個從節(jié)點照明燈開關時間、狀態(tài)等的功能。并且采用 CAN 總線的雙驗收濾波技術，以保證同時支持 CAN總線的點對點通信和廣播通信方式，為節(jié)點間的正確通信打下良好基礎。具體實現如下，首先定義一個全局變量 WorkCount，在主節(jié)點主程序的 while工作循環(huán)中自加，當 while 循環(huán)執(zhí)行一次，則該變量增加 1，當該變量能達到某設定閾廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計4值則取反運行指示燈狀態(tài)并清零 WorkCount 后重新自加計數，這樣當主程序還在運行，則運行指示燈就一直在閃爍。比較后選擇 STC89C52 單片機作為智能從節(jié)點主控制器芯片。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計5(1)主節(jié)點 CAN 控制器選擇由于主節(jié)點選用 LPC2119 處理器，其內部集成有 CAN 控制器，故主節(jié)點無需再選有獨立 CAN 控制器。該網絡結構具有結構簡單、布線容易、成本低、編程容易等優(yōu)點。以此同時，從節(jié)點不斷的對相應照明燈的開關狀態(tài)、當前剩余時間等數據進行采集，并通過 CAN 網絡發(fā)送給主節(jié)點顯示，以實現對各照明設備的實時監(jiān)控。從節(jié)點硬件結構圖如圖 所示。TFT 液晶模塊電路原理圖如圖 所示 RST31C78WD0B256VIGNLEAKX+圖 TFT 液晶模塊電路原理圖TFT 液晶模塊接口電路原理圖是處理器與 TFT 液晶模塊接口之間的部分電路。當 SD 卡剛剛連接時，默認工作方式是 SD 模式，可以先通過 SD 指令切換至 SPI 模式。在本設計中采用由 NXP 公司生產的應用最為廣泛的 CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250，它主要應用于汽車中高速領域，支持 ISO11898 標準。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計11高速率（最高可達 1Mbps） ；保護總線能力，具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾；采用斜率控制（Slope Control） ，降低射頻干擾（RFI） ；差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾(EMI)；過熱保護；總線與電源及地之間的短路保護；低電流待機模式。三極管主要是用作電子開關，用于控制蜂鳴器是否有電流流過。在本設計中采用系統編程技術(即 ISP)。在按鍵尚未按下的情況下，處理器檢測到其輸入的是高電平，當按鍵按下后，輸入為低電平，處理器就是通過檢測其輸入的是高電平還是低電平來判斷按鍵是否按下的。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計14+9VA1K2D3654SWIPRTJhonejackNOUGLM780uFC.圖 電源電路原理圖 串口通信電路設計串口通信電路主要采用由 SIPEX 公司生產的 SP3232EEA 芯片和少量的電容構成，主要是用于程序的燒寫以及在開發(fā)程序中用于程序的調試。該電路具有上電復位與按鍵復位功能。在這里采用了方式 2，獲得時鐘振蕩信號。讀液晶操作時序如圖 所示，寫操作時序如圖 所示圖 SMC1602A 液晶讀操作時序圖廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計18圖 SMC1602A 液晶寫操作時序圖 CAN 總線電路設計本文中所設計的 CAN 總線智能通信從節(jié)點，采用 STC89C52 作為節(jié)點的微處理器。VSS3 15INT 16RST 17VDD2 18RX0 19VSS2 21RX1 20VDD1 22AD0 23AD1 24AD2 25AD3 26AD4 27AD5 28AD61AD72ALE/AS3CS4RD/E5WR6CLKOUT7VSS18XTAL19XTAL210MODE11VDD312TX013TX114圖 SJA1000 引腳圖SJA1000 在軟件和引腳上都是與它的前一款 PCA82C200 獨立 CAN 控制器兼容的，并廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計19且在此基礎上增加了很多新的功能。片選線 CS 與 STC89C52 的最高位地址線 相連，當 CPU 對片外存儲器地址操作時可選中 SJA1000，CPU 通過這些地址可對 SJA1000 執(zhí)行相應的讀寫操作。PCA82C250 的 CANH 和 CAHL 引腳各自通過 1 個 5Ω 的電阻與 CAN 總線相連。Max232 用于實現 TTL 電平與 RS232電平的轉換，只要在它的外部在接上幾個簡單的電容就夠成了通信電路，為了方便檢查、排除故障可在通信線上接上兩個通信指示燈，方便檢查與維修。因此，合理規(guī)劃主節(jié)點的軟件結構和模塊劃分是非常有意義的。如圖 所示是主節(jié)點的主程序流程圖。合理劃分從節(jié)點的程序模塊，能夠有效提高軟件的健壯性。特別是在對后續(xù)的產品更新、程序維護、升級等有極其重要的意義。PCA82C250 CAN 收發(fā)器電路原理圖如圖 所示。 AD672LE/S3C4R5WKOUTV8X90MINJ+圖 SJA1000 接口電路原理圖PCA82C250 是一款由 NXP 公司生產的 CAN 總線收發(fā)器。可編程禁止輸出。 為了能夠更好的理解 CAN 總線控制器接口電路，我們首先來介紹一下 SJA1000 這個獨立的 CAN 通信控制器。其中，液晶 SMC1602A 具有 16 條口線，具有可選擇的 4 位、8位位流處理能力，采用 4 或 8 位并行數據傳送，傳送速度快。按鍵復位時，當 S1 閉合后，電容 C2 旁路掉，復位端 RST 為高電平，單片機復位，按鍵 S1 松開后，RST 為低電平，單片機又回到了正常工作模式。其最小系統電路原理圖如圖 所示。首先，將外部電源適配器輸出的直流 9V 電壓經過開關 S1 和二極管 D1 輸入系統，通過穩(wěn)壓器 LM7805 穩(wěn)壓成+5V 直流電。ISP 下載模式選擇電路如圖 所示。蜂鳴驅動電路如圖 所示。P3 跳線短接時在 CAN_H 與 CAN_L 之間接入了 120 歐終端電阻，可以由用戶選擇是否接入終端電阻。若結溫超過大約 160℃，則兩個發(fā)送器輸出端極限電流將減少，由于發(fā)送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的溫升。SD 卡接口電路原理圖如圖 所示。SD 卡由日本松下、東芝及美國 SanDisk 公司于1999 年 8 月共同開發(fā)研制。LPC2119 最小系統電路原理圖如圖 所示。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統設計73 硬件設計 系統硬件結構系統硬件結構主要包括主節(jié)點硬件電路結構和從節(jié)點硬件電路結構以及繼電器模塊等。網絡中可以實現點對點的通信方式以及廣播發(fā)送方式，以確保幀信息的正確達到。因此，我們選擇 SJA1000 作為從節(jié)點的 CAN 控制器。由于 LPC2119ARM 系列微處理器運行速度較快，內部有 16KRAM 和 128K 的Flash 存儲器能滿足主節(jié)點的存儲器要求，并且 LPC2119 內部集成有硬件乘法器和 CAN控制器，選用該處理器作為主節(jié)點的住控制器，可以提高可靠性并降低制作成本，此外，LPC2119 處理器功耗較低，采用 和 供電就可以了，耗電較少。（2）起數據采集和輸出控制作用的智能從節(jié)點的數據都會及時發(fā)送出去，需要的本地存儲器容量也不大，采用該型單片機無須擴展數據存儲器；（3）選用該類型單片機，可以采用由德國的 Keil 公司生產的，在代碼生成方面處于世界領先地位 Keil 軟件開發(fā)工具，該開發(fā)工具比較容易獲得，具有友好的界面，我們也比較熟悉。當從節(jié)點將自身的燈控制信息更改后，由于主節(jié)點不斷的向從節(jié)點請求數據，故，各從節(jié)點的燈信息也能在主節(jié)點上動態(tài)更新。當某從節(jié)點設備人為的從總線上卸下或由于總線局部斷開而造成的節(jié)點離線，都能在主節(jié)點監(jiān)控界面上實時顯示。并通過長距離（20 米左右） 、多節(jié)點聯網控制測試，幾乎滿足實際照明控制系統的所有要求，具有重大的實際應用意義。這種傳統的的照明控制方式，功能簡單，布線復雜遠不能滿足當今社會發(fā)展的要求。自 20 世紀 90 年代后，現場總線技術得到了迅猛的發(fā)展，出現了群雄并起、百家爭鳴的局面，全世界發(fā)展起來的現場總線已達數十種。它的出現，導致了目前生產的自動化系統結構和設備的深刻變革。在輸入設備方面是本設計的第二大亮點，本設計采用當前較為先進方便的觸摸屏輸入技術，為用戶提供一個方便易捷的輸入方式，以實現人機交互。設計中采用主從節(jié)點組網設計方案，廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 摘要I通過主節(jié)點與多個從節(jié)點之間的相互通信以實現對照明設備的遠程實時監(jiān)控。在本文中詳細的介紹了 CAN 總線主從節(jié)點的軟硬件設計原理、CAN 總線通信原理、以及 CAN 總線應用層協議的制定，并采用 SD 卡存儲技術、TFT 彩屏顯示技術、觸摸屏技術等現實了友好的人機界面。并開發(fā)出具有一定應用意義的系統軟硬件，實現了照明燈設備的有效控制。因此，本課題就是利用高性價比、安全可靠運用廣泛的 CAN 總線控制網絡與照明設備構成 CAN 網絡智能照明控制系統。 課題的提出及意義自 1973 年世界上發(fā)生了第一次能源危機以來，國際上對照明節(jié)能的逐漸重視起來，并提出了“綠色照明”理念，在發(fā)展綠色照明工程的過程中照明控制起了非常重要的作