【文章內容簡介】 結構采用總線式結構。這種結構信息吞吐率低，結構簡單且成本低，可靠性高。（2）由于 CAN 總線采用多主站仲裁結構，（分地址優(yōu)先級，非破壞方式仲裁），支持主從或廣播方式，經過擴展可支持 95*8 個節(jié)點，最高通訊速率1MBPS，最遠通訊距離可達 10 公里（若接專用 CAN 中繼器，傳輸距離會更遠，但通訊速率將下降）。同時 CAN 控制器內部設有接收和發(fā)送緩沖區(qū)，通訊以幀為單位，最多 8 個字節(jié)的數據，硬件自動進行 16 位 CRC 檢驗，具有極強的總線和通訊錯誤的管理能力。(3)CAN 遵循 ISO 標準模式。具體定義了數據鏈路層和物理層,在工程上,這兩層通常由 CAN 控制器和收發(fā)器實現。CAN 總線控制器通常有兩類:一類是在片內的 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)人員根據需要選用比較實用的單片機。本系統(tǒng)選擇獨立的 CAN 控制器。(4)該系統(tǒng)的上位機是 PC 機。由于 PC 機有多條擴展槽,利用局域網通信卡,使得該系統(tǒng)很容易與其他部門連網,便于統(tǒng)一調度和管理。另外,選用 PC 機還可以充分利用現有的軟件工具和開發(fā)系統(tǒng),方便快捷地設計功能豐富的計算機軟件。該系統(tǒng)的控制臺由 PC 機、PC 總線適配卡和相應的軟件組成。(5)傳輸介質采用雙絞線。為了進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力,在控制器與傳輸介質之間采取光電隔離。 (6)信息傳輸采用 CAN 通信協議。該系統(tǒng)的主要通信方式是控制臺向各個控制器發(fā)送控制數據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成，是一個對各區(qū)域實施相同的控制和信號采樣的網絡系統(tǒng)。智能照明的控制終端由調光模塊、控制面板、照度動態(tài)檢測器及動靜探測器等單元構成，主控制器和終端之間通過信息接口等元件來連接，實現控制信息的傳輸。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，調光模塊，遠程控制模塊）做詳細介紹。 CAN 通信接口模塊的設計 芯片介紹(1)SJA1000 芯片圖 SJA1000 引角圖引腳說明：AD7AD0：多路地址/數據總線線。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 產生的提供給微控制器的時鐘輸出信號,時鐘信號來源于內部振蕩器通過編程驅動，時鐘控制寄存器的時鐘關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：輸出驅動的 5V 電壓源。TXO：從 CAN 輸出驅動器 0 輸出到物理線路上。TX1：從 CAN 輸出驅動器 1 輸出到物理線路上。VSS3：輸出驅動器接地。INT：中斷輸出，用于中斷微控制器，INT 在內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：復位輸入，用于復位 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，弱勢電平被認為是高而支配電平被認為是低。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,用于移動目標和一般工業(yè)環(huán)境中的局域網控制。它是 PHILIPS 公司早期 CAN 控制器 PCA82C200 的替代產品,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 協議,因此功能更加強大。它具有如下特點：(1)完全兼容 PCA82C250 及其工作模式,即 BASICCAN 模式。(2)具有擴展的接收緩沖器為 64 字節(jié),先進先出(FIFO)。(3)與 協議兼容；支持 11bit 和 29bit 識別碼。(4)位速率可達 1Mbps；24MHz 的時鐘頻率。(5)支持 PELICAN 模式及其擴展功能。(6)支持與不同微處理器的接口。(7)可編程的 CAN 輸出驅動器配置。(8)增強了溫度范圍(40～125℃)。(2)82C250 芯片介紹圖 82C250 引腳圖引腳說明：TXD：發(fā)送數據輸入。GND：接地。VCC：提供電壓。RXD：接收數據輸出。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 核心模塊負責 CAN 信息幀的收發(fā)和 CAN 協議的實現。接口管理邏輯負責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/數據總線訪問。主控制器可直接將標識符和數據送入發(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)中的數據,按 CAN 協議封裝成一完整 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計89C51 具有 64 KB 的尋址空間。本身不帶 CAN 控制器,所以要實現與 CAN總線之間的通信需外加 CAN 控制器和 CAN 驅動器。在本設計中采用 SJA1000型 CAN 總線通信控制器和 AT82C250 型總線驅動器。由于 MB89P857 不具備 CAN 控制器，本設計中采用 SJA1000 型 CAN 總線通信控制器。CAN 控制器 SJA1000 的數據線 AD0～AD7 連接到 MB89P857 單片機的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 89C5SJA1000、CAN 總線收發(fā)器和高速光電耦合器 6N137 組成。微控制器 89C51 負責 SJA1000 的初始化，通過控制 SJA1000，實現數據的接收和發(fā)送等通信任務。為了增強總線節(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。這雖然增加了接口電路的復雜性,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 82C250 免受過流的沖擊。CANH 和 CANL 與地之間并聯了兩個 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二極管，當 CAN 總線有較高的負電壓時，通過二極管的短路可起到一定的保護作用，82C250 的 RS 腳上接有一個斜率電阻，電阻的大小可根據總線的通訊速度適當調整，一般在 16K140K 之間。CAN 接口電路負責各節(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機與單片機的連接圖 PC 機通過 MAX232 與單片機的電路連接　 　 MAX232 芯片是美信（MAXIM）公司專為 RS232 標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5v 單電源供電。 　第一部分是電荷泵電路。由 3 、6 腳和 4 只電容構成。功能是產生+12v 和12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 　 　 第二部分是數據轉換通道。由 10 、11 114 腳構成兩個數據通道。 　 　 其中 13 腳（R1IN） 、12腳（R1OUT） 、11 腳（T1IN ） 、14 腳（T1OUT ）為第一數據通道。 　 　 8 腳（R2IN） 、9腳（R2OUT） 、10 腳（T2IN ） 、7 腳（T2OUT）為第二數據通道。 　 　 TTL/CMOS 數據從 T1IN、T2IN 輸入轉換成 RS232 數據從 T1OUT、T2OUT 送到電腦 DB9 插頭；DB9插頭的 RS232 數據從 R1IN、R2IN 輸入轉換成 TTL/CMOS 數據后從 R1OUT、R2OUT輸出。 　 　 第三部分是供電。15 腳 GND、16 腳 VCC（ +5v） 。 控制面板模塊的設計控制面板它相當于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中的照明開關,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,從而調用某個燈光場景。它有一般場景調用面板、可編程場景調用面板、時序場景調用面板和區(qū)域聯接場景調用面板等。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。這種燈場景可以預設置和記憶在調光模塊和開關模塊中用戶可以從控制面板或液晶顯示觸摸屏上,調動種燈光場景以達到某個照明效果。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?？刂泼姘逯饕▎纹瑱C、鍵盤和顯示這幾部分。智能照明的顯示電路是由單片機來控制的，如顯示的內容、顯示的方式等。單片機在智能照明的控制電路中擔任著重要的角色,它的選型決定了控制電路的實現方案。我們利用 74HC164 芯片的串入并出的功能,和單片機進行串行通訊, I/O 口,降低單片機的資源需求,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線的數量,提高系統(tǒng)的可靠性,成本方面也具有較大的優(yōu)勢,在按鍵和顯示驅動電路中得到廣泛應用。 74HC164 芯片說明74HC164 為 8 位移位寄存器,串行輸入, 的引腳分布如圖(1) TTL 電平,最高工作時鐘頻率 20MHz,扇出系數 10,散耗功率為500mW,輸出電流 Io(每端)25mA,可以直接驅動 LED 顯示器件.圖 74HC164 引腳圖圖 功能圖引腳說明：符號 引腳 說明DSA 1 數據輸入DSB 2 數據輸入Q0Q3 36 輸出GND 7 地 (0 V)CP 8 時鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）/M/R 9 中央復位輸入（低電平有效）Q4Q7 1013 輸出VCC 14 正電源數據通過兩個輸入端（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據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數據右移一位，輸入到 Q0，Q0 是兩個數據輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。 顯示部分設計單片機應用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器,簡稱 LED(Light Emitting Diode)。液晶顯示器,簡稱 LCD(Liquid crystal Display)。近幾年也有配置 CRT 顯示器的。前者廉價，配置靈活，與單片機接口方便；后者可進行圖像顯示，但接口復雜，成本也較高。在本設計中我們采用發(fā)光二極管顯示器。LED 顯示器結構原理：單片機中通常用七段 LED 構成字型“8” ，另外，還有一個小數點發(fā)光二極管，以顯示數字、符號及小數點。在這種顯示共有共陽極和共陰極兩種，發(fā)光二極管的陽極連接在一起的（公共端 K0）成為共陽極顯示器，發(fā)光二極管的陰極連接在一起的（公共端 K0）成為共陰極顯示器。為了保護各段 LED 不被損