【文章內(nèi)容簡介】 和數(shù)據(jù)的可靠性，采用了多種錯誤檢測手段。 (l)發(fā)送監(jiān)視。發(fā)送站時刻監(jiān)測它發(fā)送的每一位數(shù)值，如監(jiān)視到的總線數(shù)值 與送出的數(shù)值不同時，則為位錯誤。 (2)填充錯誤。在應(yīng)用位填充方法進(jìn) 行編碼的報文字段中，出現(xiàn)第 6個連續(xù)相同的位電平。 (3)CRC 錯誤。接收站計算得出的 CRC 序列與接收到的不同。 (4)格式錯。固定格式的位場與規(guī)定不同。 (5)應(yīng)答錯誤。在應(yīng)答位期間，發(fā)送站未檢測到主控位。發(fā)現(xiàn)錯誤時，接收站將發(fā)送活動出錯標(biāo)志，而發(fā)送站將發(fā)送認(rèn)可出錯標(biāo)志。 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點 設(shè)計本系統(tǒng)的原則，是在保證系統(tǒng)可靠工作的條件下，力圖降低成本。分析本系統(tǒng)的特點是數(shù)據(jù)傳輸較低，且各節(jié)點間的通訊規(guī)律性較強(qiáng)。如圖 所示，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線式結(jié)構(gòu)。通訊的主要方式是控制臺向各控制器發(fā)送控制數(shù)據(jù)， 各控制器向控制臺發(fā)回應(yīng)答信號和檢測信息。各控制器之間沒有數(shù)據(jù)傳送要求；信息吞吐率較低，為降低系統(tǒng)成本提供了有利的條件。根據(jù)這個特點，總體上作如下選擇： 圖 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)。這種結(jié)構(gòu)信息吞吐率低，結(jié)構(gòu)簡單且成本低，可靠性高。 （ 2）由于 CAN 總線采用多主站仲裁結(jié)構(gòu)，（分地址優(yōu)先級，非破壞方式仲裁），支持主從或廣播方式，經(jīng)過擴(kuò)展可支持 95*8 個節(jié)點，最高通訊速率 1MBPS，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá) 10公里（若接專用 CAN 中繼器，傳輸距離會更遠(yuǎn)，但通訊速率將下降）。同 時 CAN 控制器內(nèi)部設(shè)有接收和發(fā)送緩沖區(qū)，通訊以幀為單位，最多 8個字節(jié)的數(shù)據(jù)，硬件自動進(jìn)行 16位 CRC 檢驗，具有極強(qiáng)的總線和通訊錯誤的管理能力。 (3)CAN 遵循 ISO 標(biāo)準(zhǔn)模式。具體定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層 ,在工程上 ,這兩層通常由 CAN 控制器和收發(fā)器實現(xiàn)。 CAN 總線控制器通常有兩類 :一類是在片內(nèi)的 CAN 微控制器 ,采用這種器件可以方便用戶制作印刷板 ,電路圖也比較緊湊 。另一類是獨立的 CAN 控制器 ,可以使開發(fā)人員根據(jù)需要選用比較實用的單片機(jī)。本系統(tǒng)選擇獨立的 CAN 控制器。 (4)該系統(tǒng)的上位機(jī)是 PC機(jī)。由于 PC 機(jī)有 多條擴(kuò)展槽 ,利用局域網(wǎng)通信卡 ,使得該系統(tǒng)很容易與其他部門連網(wǎng) ,便于統(tǒng)一調(diào)度和管理。另外 ,選用 PC機(jī)還可以充分利用現(xiàn)有的軟件工具和開發(fā)系統(tǒng) ,方便快捷地設(shè)計功能豐富的計算機(jī)軟件。該系統(tǒng)的控制臺由 PC機(jī)、 PC 總線適配卡和相應(yīng)的軟件組成。 (5)傳輸介質(zhì)采用雙絞線。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力 ,在控制器與傳輸介質(zhì)之間采取光電隔離。 (6)信息傳輸采用 CAN 通信協(xié)議。該系統(tǒng)的主要通信方式是控制臺向各個控制器發(fā)送控制數(shù)據(jù)以及各控制器向控制臺發(fā)回各種檢測信息。 3．智能照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)簡介 智能照明控制系統(tǒng)是一個由中央控制器、主通信干線、分支、信息接口及控制終端等部分構(gòu)成，是一個對各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘柌蓸拥木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能照明的控制終端由調(diào)光模塊、控制面板、照度動態(tài)檢測器及動靜探測器等單元構(gòu)成，主控制器和終端之間通過信息接口等元件來連接，實現(xiàn)控制信息的傳輸。 以下將對各模塊（ CAN 通信接口模塊，控制面板（鍵盤和顯示）模塊，智能繼電器模塊，傳感器模塊，調(diào)光模塊，遠(yuǎn)程控制模塊）做詳細(xì)介紹。 CAN 通信接口模塊的設(shè)計 芯片介紹 (1)SJA1000 芯片 圖 SJA1000引角圖 引腳說明： AD7AD0：多路地址 /數(shù)據(jù)總線線。 ALE/AS： ALE 輸入信號 (INTEL 模式 )， AS 輸入信號 (MOTOROLA 模式 )。 CS：片選輸入，低電平允許訪問 SJAI00000。 RDE：微控制器的 /RD 信號 (INTEL 模式 )或 E使能信號 (MOTOROLA 模式 )。 WR：微控制器的 /WR 信寫 (INTEL 模式 )或 RD/(/WR)信號 (MOTOROLA 模式 )。 CLKOUT:SJAIO00 產(chǎn)生的提供給微控制器的時鐘輸出信號 ,時鐘信號來源于內(nèi)部振蕩器通過編程驅(qū)動，時鐘控制寄存器的 時鐘關(guān)閉位可禁止該引腳腳。 VSS1:接地。 XTAL1:輸入到振蕩器放人電路 ,外部振蕩信號輸入。注 :XTAL1 引腳必須通 過 15pF 的電容連到 VSS1。 XTAL2:振蕩放人電路輸出 ,使用外部振蕩信號時開路輸出。注 :XTAL2 引腳必須通過 15pF 的電容連到 VSS1。 MODE：模式選擇輸入， 1INTEL 模式， 0MOTOROLA 模式。 VDD3：輸出驅(qū)動的 5V電壓源。 TXO：從 CAN輸出驅(qū)動器 0輸出到物理線路上。 TX1：從 CAN輸出驅(qū)動器 1輸出到物理線路上。 VSS3：輸出驅(qū)動器接地。 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低電平有效 。此引腳上的低電平可以把 IC從睡眠模式中激活。 RST：復(fù)位輸入，用于復(fù)位 CAN 接口 (低電平有效 ),把 RST 引腳通過電容連到 VSS,通過電阻連到 VDD 可自動上電復(fù)位。 VDD:輸入到比較器的 5V 電壓源。 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，反之讀弱勢電平 。如果時鐘分頻寄存器的 CBP被置位就忽略 CAN輸入比較器以減少內(nèi)部延時 (此時連有外部收發(fā)電路 )。這種情況下只有 RXO 是激活的，弱勢電平被認(rèn)為是高而支配電平被認(rèn)為是低。 VSS2：輸入比較器的接地端。 VDD1：邏輯電路的 5V電壓源。 SJA1000是一種 CAN的獨立控制器 ,用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的局域網(wǎng)控制。它是 PHILIPS 公司早期 CAN控制器 PCA82C200 的替代產(chǎn)品 ,并且增加了一種新的工作模式 PELICAN,這種模式支持具有很多新特性的 協(xié)議 ,因此功能更加強(qiáng)大。它具有如下特點： (1)完全兼容 PCA82C250及其工作模式 ,即 BASICCAN 模式。 (2)具有擴(kuò)展的接收緩沖器為 64 字節(jié) ,先進(jìn)先出 (FIFO)。 (3)與 協(xié)議兼容；支持 11bit 和 29bit 識別碼。 (4)位速率可達(dá) 1Mbps； 24MHz 的時鐘頻率。 (5)支持 PELICAN模式及其擴(kuò)展功能。 (6)支持與不同微處理器的接口。 (7)可編程的 CAN輸出驅(qū)動器配置。 (8)增強(qiáng)了溫度范圍 (40～ 125℃ )。 (2)82C250 芯片介紹 圖 82C250引腳圖 引腳說明： TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)輸入。 GND：接地。 VCC：提供電壓。 RXD：接收數(shù)據(jù)輸出。 Vref:參 考電壓輸出。 CANL：低電平 CAN 電壓輸入 /輸出。 CANH：高電平 CAN 電壓輸入 /輸出。 Rs:Slope 電阻輸入。 SJA1000 工作原理 CAN 總線控制器主要包含 :接口管理邏輯 IML、發(fā)送緩沖器 TXB、接收緩沖器 、驗收濾波器 ACF、錯誤管理邏輯 EML、位時序邏輯 BTL、位流處理器 BSF 幾個部分。 CAN 核心模塊負(fù)責(zé) CAN 信息幀的收發(fā)和 CAN 協(xié)議的實現(xiàn)。接口管理邏輯負(fù)責(zé)同外部主控制器的接口 ,該單元中的每一個寄存器都可由主控制器通過SJA1000 的地址 /數(shù)據(jù)總線訪問。主控 制器可直接將標(biāo)識符和數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)然后置位命令寄存器 CMR中的發(fā)送請求位 TR啟動 CAN核心模塊讀取發(fā)送緩沖 區(qū)中的數(shù)據(jù) ,按 CAN 協(xié)議封裝成一完整 CAN 信息幀通過收發(fā)器發(fā)往總線 ,驗收濾波器單元完成接收信息的濾波 ,只有驗收濾波通過且無差錯才把接收的信息幀送入接收 FIFO 緩沖區(qū)且置位接收緩沖區(qū)狀態(tài)標(biāo)志 表明接收緩沖區(qū)中已有成功接收的信息幀。 基于 SJA1000 的 CAN 總線硬件接口電路設(shè)計 89C51 具有 64 KB 的尋址空間。本身不帶 CAN控制器 ,所以要實現(xiàn)與 CAN 總線之間的通信需外加 CAN 控制 器和 CAN 驅(qū)動器。在本設(shè)計中采用 SJA1000 型 CAN總線通信控制器和 AT82C250 型總線驅(qū)動器。 由于 MB89P857 不具備 CAN控制器，本設(shè)計中采用 SJA1000 型 CAN 總線通信控制器。 CAN控制器 SJA1000的數(shù)據(jù)線 AD0～ AD7連接到 MB89P857單片機(jī)的 P56～P49 口， CS 連接到端口 P48， MB89P857 的 P48 作為外部存儲器的片選信號。SJA1000 的 RD、 WR、 ALE 分別與 MB89P857 對應(yīng)的引腳相連， INT接 MB89P857 的INT0 使 MB89P857 可以通過中斷方式訪問 SJA1000。 圖 CAN控制原理圖 CAN 總線控制硬件電路如圖 所示。從圖 可以看出 ,硬件電路主要由微控制器 89C5 SJA1000、 CAN 總線收發(fā)器和高速光電耦合器 6N137 組成。 微控制器 89C51 負(fù)責(zé) SJA1000 的初始化，通過控制 SJA1000，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。 為了增強(qiáng)總線節(jié)點的抗干擾能力 ,SJA1000 的 TX0 和 RX0 并不直接與PCA82C250 的 TXD 和 RXD 相接 ,而是通過 6N137與 PCA82C250 相接 ,這樣 ,很好地實現(xiàn)了總線上各節(jié)點間的電氣隔離。不過 ,光 耦合電路用的 2 個電源 VCC 和 VDD 必須隔離。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊實現(xiàn)。這雖然增加了接口電路的復(fù)雜性 ,但卻提高了節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。 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 引腳各自通過一個 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 免受過流的沖擊。 CANH 和 CANL 與地之間并聯(lián)了兩個 30PF 的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外，兩根 CAN 總線接入端與地之間分別反接了一個保護(hù) 二極管，當(dāng) CAN總線有較高的負(fù)電壓時，通過二極管的短路可起到一定的保護(hù)作用， 82C250 的RS腳上接有一個斜率電阻，電阻的大小可根據(jù)總線的通訊速度適當(dāng)調(diào)整，一般在 16K140K 之間。 CAN 接口電路負(fù)責(zé)各節(jié)點的串行通信，兩只 125 歐姆的電阻作為 CAN 線路的匹配電阻。 采用 MAX232 芯片接口ＰＣ機(jī)與單片機(jī)的連接 圖 PC機(jī)通過 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)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電。 第一部分是電荷泵電路。由 6腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v兩個電源，提供給 RS232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中 13腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、10 腳（ T2IN）、 7腳（ T2OUT）為 第二數(shù)據(jù)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。 第三部分是供電。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 控制面板模塊的設(shè)計 控制面板它相當(dāng)于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中的照明開關(guān) ,安裝于便于操作的地方 ,人們可以通過操作控制面板中的某個按鈕 ,來起動照明系統(tǒng)中的某個燈光控制回路的組合 ,從而調(diào)用某個燈光場景。它有一般場景調(diào)用面 板、可編程場景調(diào)用面板、時序場景調(diào)用面板和區(qū)域聯(lián)接場景調(diào)用面板等。所謂燈光場景 ,即系統(tǒng)中由不同的照明回路不同的亮暗搭配而組成的一種燈光效果。這種燈場景可以預(yù)設(shè)置和記憶在調(diào)光模塊和開關(guān)模塊中用戶可以從控制面板或液晶顯示觸摸屏上 ,調(diào)動種燈光場景以達(dá)到某個照明效果?？刂泼姘迨侨藱C(jī)信息交互的界面 .用戶通過視覺、聽覺等途徑 ,了解各智能節(jié)點的工作狀態(tài) ,同時通過按鍵等輸入器件控制電器的工作。 控制面板主要包括單片機(jī)、鍵盤和顯示這幾部分。 智能照明的顯示電路是由單片機(jī)來控制的，如顯示的內(nèi)容、顯示的方式等。單片機(jī)在智能照明的 控制電路中擔(dān)任著重要的角色 ,它的選型決定了控制電路的實現(xiàn)方案。我們利用 74HC164 芯片的串入并出的功能 ,和單片機(jī)進(jìn)行串行通訊 ,并行輸出口直接驅(qū)動顯示器件 .這個方案可以擴(kuò)展單片機(jī)的 I/O 口 ,降低單片機(jī)的資源需求 ,而且 ,芯片的安裝方法非常靈活 ,可以減少顯示面板的連接導(dǎo)線的數(shù)量 ,提高系統(tǒng)的可靠性 ,成本方面也具有較大的優(yōu)勢 ,在按鍵和顯示驅(qū)動電路中得到廣泛應(yīng)用。 74HC164 芯片說明 74HC164 為 8 位移位寄存器 ,串行輸入 ,并行輸出 .74HC16