【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(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(jiǎn)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(jí)，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(gè)節(jié)點(diǎn)，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(huì)更遠(yuǎn)，但通訊速率將下降）。同時(shí) 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(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，硬件自動(dòng)進(jìn)行 16 位 CRC 檢驗(yàn)，具有極強(qiáng)的總線和通訊錯(cuò)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(shí)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(dú)立的 CAN 控制器,可以使開發(fā)人員根據(jù)需要選用比較實(shí)用的單片機(jī)。本系統(tǒng)選擇獨(dú)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(jì)功能豐富的計(jì)算機(jī)軟件。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。(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(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。3．智能照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)簡(jiǎn)介智能照明控制系統(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)。智能照明的控制終端由調(diào)光模塊、控制面板、照度動(dòng)態(tài)檢測(cè)器及動(dòng)靜探測(cè)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(shí)現(xiàn)控制信息的傳輸。以下將對(duì)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(jì) 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(hào)(INTEL 模式)，AS 輸入信號(hào)(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(hào)(INTEL 模式)或 E 使能信號(hào)(MOTOROLA 模式)。WR：微控制器的/WR 信寫(INTEL 模式)或 RD/(/WR)信號(hào)(MOTOROLA 模式)。CLKOUT:SJAIO00 產(chǎn)生的提供給微控制器的時(shí)鐘輸出信號(hào),時(shí)鐘信號(hào)來源于內(nèi)部振蕩器通過編程驅(qū)動(dòng)，時(shí)鐘控制寄存器的時(shí)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(hào)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(hào)時(shí)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(dòng)的 5V 電壓源。TXO：從 CAN 輸出驅(qū)動(dòng)器 0 輸出到物理線路上。TX1：從 CAN 輸出驅(qū)動(dòng)器 1 輸出到物理線路上。VSS3：輸出驅(qū)動(dòng)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(shí)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(dòng)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(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。如果時(shí)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(shí)(此時(shí)連有外部收發(fā)電路)。這種情況下只有 RXO 是激活的，弱勢(shì)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(dú)立控制器,用于移動(dòng)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(diǎn)：(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(shí)別碼。(4)位速率可達(dá) 1Mbps；24MHz 的時(shí)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(dòng)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(yàn)收濾波器 ACF、錯(cuò)誤管理邏輯 EML、位時(shí)序邏輯 BTL、位流處理器 BSF 幾個(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(qǐng)求位 TR 啟動(dòng) 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(yàn)收濾波器單元完成接收信息的濾波,只有驗(yàn)收濾波通過且無差錯(cuò)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(jì)89C51 具有 64 KB 的尋址空間。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。在本設(shè)計(jì)中采用 SJA1000型 CAN 總線通信控制器和 AT82C250 型總線驅(qū)動(dòng)器。由于 MB89P857 不具備 CAN 控制器，本設(shè)計(jì)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(chǔ)器的片選信號(hào)。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(fù)責(zé) SJA1000 的初始化，通過控制 SJA1000，實(shí)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(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 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。不過,光耦合電路用的 2 個(gè)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(shí)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(diǎn)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(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 免受過流的沖擊。CANH 和 CANL 與地之間并聯(lián)了兩個(gè) 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(gè)保護(hù)二極管，當(dāng) CAN 總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，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(gè)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(diǎn)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(jì)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 3 、6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v 和12v 兩個(gè)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 10 、11 114 腳構(gòu)成兩個(gè)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(jì)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(gè)按鈕,來起動(dòng)照明系統(tǒng)中的某個(gè)燈光控制回路的組合,從而調(diào)用某個(gè)燈光場(chǎng)景。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。所謂燈光場(chǎng)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(chǎng)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(dòng)種燈光場(chǎng)景以達(dá)到某個(gè)照明效果。戶通過視覺、聽覺等途徑,了解各智能節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài),同時(shí)通過按鍵等輸入器件控制電器的工作?？刂泼姘逯饕▎纹瑱C(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(shí)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, 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(shì),在按鍵和顯示驅(qū)動(dòng)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, 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 功能圖引腳說明：符號(hào) 引腳 說明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。兩個(gè)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(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0，Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 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)。液晶顯示器,簡(jiǎn)稱 LCD(Liquid crystal Display)。近幾年也有配置 CRT 顯示器的。前者廉價(jià)，配置靈活，與單片機(jī)接口方便；后者可進(jìn)行圖像顯示，但接口復(fù)雜，成本也較高。在本設(shè)計(jì)中我們采用發(fā)光二極管顯示器。LED 顯示器結(jié)構(gòu)原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)中通常用七段 LED 構(gòu)成字型“8” ，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管，以顯示數(shù)字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)。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(hù)各段 LED 不被損