【文章內(nèi)容簡介】 對于主節(jié)點，由于要保存和處理多個節(jié)點燈設(shè)備的數(shù)據(jù)，需要較大的 RAM 容量，而為了建立友好的人機界面，還需要彩屏、觸摸屏、SD 卡、串口、蜂鳴器、CAN 接口電路等外設(shè)，程序較為龐大，需要的 ROM 較大，另外，主節(jié)點需要處理大量的數(shù)據(jù)，需要較快的運算速度，數(shù)據(jù)處理中常常要用到乘法運算，為了提高數(shù)據(jù)運算能力，需要硬件乘法器的支持。然而通常的 STC89C52 單片機運算速度較慢，RAM 和 ROM 都較小，內(nèi)部無集成硬件乘法器和 CAN 控制器等。因此，不選用 STC89C52 單片機作為主節(jié)點的主控制器。由于 LPC2119ARM 系列微處理器運行速度較快，內(nèi)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(nèi)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。故，主節(jié)點采用 NXP 公司生產(chǎn)的 LPC2119 微處理器作為主控制器。 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。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。廣西科技大學(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(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(nèi)部集成有 CAN 控制器，故主節(jié)點無需再選有獨立 CAN 控制器。(2)從節(jié)點 CAN 控制器選擇考慮到從節(jié)點控制任務(wù)簡單，為降低成本選用常用的 STC89C52 作為主控制器，其內(nèi)部無集成的 CAN 控制器，故選用獨立的 CAN 控制器芯片。在這里我們采用 Philips公司的獨立式 CAN 控制器 SJA1000，目前在國內(nèi)市場上最熱門，它與單片機的接口簡單，訪問 SJA1000 就像訪問單片機的外部 RAM 一樣，操作簡單，方便。而且 SJA1000 還是一款支持 協(xié)議的 CAN 控制器芯片，并且其價格也不高，其可采用直列式封裝，制作簡單。因此，我們選擇 SJA1000 作為從節(jié)點的 CAN 控制器。 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(yīng)用多，相關(guān)的設(shè)計較多，因此選擇 PCA82C250 作為CAN 收發(fā)器。 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。 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)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、布線容易、成本低、編程容易等優(yōu)點。系統(tǒng)中由 CAN 主節(jié)點、多個 CAN 從節(jié)點、執(zhí)行機構(gòu)和燈設(shè)備等構(gòu)成。在主節(jié)點上可以設(shè)置或監(jiān)視所有從節(jié)點的燈設(shè)備的開關(guān)燈狀態(tài)及剩余時間。從節(jié)點也可以自行設(shè)置本節(jié)點燈的狀態(tài)情況。網(wǎng)絡(luò)中可以實現(xiàn)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。具體系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖，如圖 所示：廣西科技大學(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CAN_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(tǒng)總體結(jié)構(gòu)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(yīng)的輸入輸出設(shè)備三部分組成。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?，按主?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。從而實現(xiàn)對照明設(shè)備的定時開、關(guān)控制。以此同時，從節(jié)點不斷的對相應(yīng)照明燈的開關(guān)狀態(tài)、當前剩余時間等數(shù)據(jù)進行采集，并通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主節(jié)點顯示，以實現(xiàn)對各照明設(shè)備的實時監(jiān)控。另外，照明燈的控制信號可以在照明設(shè)備現(xiàn)場的從節(jié)點上設(shè)置，也可以在控制室里的主節(jié)點上設(shè)置。無論是在哪里改變了照明設(shè)備的控制信號，都能實時的刷新主、從節(jié)點上的顯示狀態(tài)。從而使系統(tǒng)控制靈活、方便。廣西科技大學(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3 硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括主節(jié)點硬件電路結(jié)構(gòu)和從節(jié)點硬件電路結(jié)構(gòu)以及繼電器模塊等。主節(jié)點由 LPC2119ARM7 處理器、TFT 彩色觸摸屏、串口、SD 卡、CAN 總線驅(qū)動電路、蜂鳴器、JTAG 接口、獨立式鍵盤、電源電路等模塊組成。主節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。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。從節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。S T C 8 9 C 5 2S J A 1 0 0 0 C A N 控制器接口電路P C A 8 2 C 2 50 C A N 驅(qū)動電路鍵盤輸入電路L C D 1 6 0 2 液晶接口電路繼電器控制電路2 2 0 V 照明設(shè)備C A N _ HC A N _ LU A R T 串口電路圖 從節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)廣西科技大學(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 系統(tǒng)單元電路設(shè)計 主節(jié)點單元電路設(shè)計 ARM7 最小系統(tǒng)設(shè)計LPC2119 最小系統(tǒng)電路主要由 LPC2119ARM7 處理器、時鐘振蕩電路、復位電路組成。時鐘振蕩電路采用內(nèi)給定方式，外接 晶振與兩個 22pF 的起振電容，外接晶振與處理器內(nèi)部的反相器構(gòu)成振蕩電路產(chǎn)生振蕩時鐘，經(jīng) PLL 鎖相環(huán)鎖相倍頻（或旁路 PLL）后為 CPU 提供工作時鐘。復位電路采用阻容式復位電路，由于 LPC2119 微處理器的有效復位信號為低電平，故電容與地連接，電容另一端與復位端口相連，以保證復位端口為高電平，以處在正常工作模式。LPC2119 最小系統(tǒng)電路原理圖如圖 所示。圖 LPC2119 最小系統(tǒng)電路原理圖廣西科技大學(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 TFT 彩屏電路設(shè)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。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。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。TFT 液晶模塊電路原理圖如圖 所示 RST31C78W9D0B256VIGNLEAKX+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。其主要由 34Pin 雙列直插插座和少量電阻電容組成，用于為 TFT 液晶模塊提供一個插接接口，以使 TFT 液晶模塊與處理器相連。TFT 液晶模塊接口電路原理圖如圖 所示。n圖 TFT 液晶模塊接口電路原理圖廣西科技大學(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 SD 卡接口電路設(shè)計SD 卡（Secure Digital Memory Card）中文翻譯為安全數(shù)碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，它被廣泛地于便攜式裝置上使用，例如數(shù)碼相機、個人數(shù)碼助理(PDA)和多媒體播放器等。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。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。SD 卡具有兩種操作模式，分別為 SD 模式和 SPI 模式。在這里由于 LPC2119 處理器沒有 SD 卡接口且 SD 模式較為復雜，故采用 SPI 接口模式操作 SD 卡。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。然后再利用 SPI總線的操作方法讀寫 SD 卡。SD 卡的管腳 CD（CS） 、CMD(MOSI)、DATA0(MISO)、CLK（SCLK）分別于處理器 LPC2119 的 、 相連。利用 IO 口模擬 SPI 總線操作，讀寫 SD 卡數(shù)據(jù)。SD 卡接口電路原理圖如圖 所示。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。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。在這里主要詳細介紹CAN 總線驅(qū)動電路。在本設(shè)計中采用由 NXP 公司生產(chǎn)的應(yīng)用最為廣泛的 CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250，它主要應(yīng)用于汽車中高速領(lǐng)域，支持 ISO11898 標準。PCA82C250 是 CAN 控制器和物理總線間的接口，它提供對總線的差動發(fā)送與接收能力，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。其內(nèi)部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路。雖然短路出現(xiàn)時的功耗增加，但不至使輸出級損壞。若結(jié)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。器件的所有其他部分將繼續(xù)工作。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。PCA82C250 具有以下特性：符合 ISO11898 標準。廣西科技大學(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。未上電節(jié)點對總線無影響；總線至少可以連接 110 個節(jié)點。PCA82C250 管腳圖如圖 所示，管腳功能描述如表 所示。表 PCA82C250 管腳符號 管腳 功能描述TXD 1 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入GND 2 地VCC 3 電源電壓RXD 4 接收數(shù)據(jù)輸出Vref 5 參考電壓輸出CANH 6 低電平 CAN 電壓輸入/輸出CANL 7 高電平 CAN 電壓輸入/輸出Rs 8 斜率電阻輸入 圖 PCA82C250 管腳圖CAN 總線驅(qū)動電路主要由 CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250、收發(fā)指示電路、終端電阻等部分組成。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。P4 為 CAN 總線接口，連接外部總線。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。CAN 總線驅(qū)動電路如圖 所示TXD1GND2VCC3R XD4R s8C ANH7C ANL6Vref5廣西科技大學(籌)畢業(yè)設(shè)計論文 基于 CAN 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。三極管主要是用作電子開關(guān)，用于控制蜂鳴器是否有電流流過。S8550 三極管（PNP）基極通過一個 2K 的限流電阻連接到 LPC2119 處理器的 口。當處理器 輸出低電平時，三極管導通，電流從蜂鳴器 1 管腳流過蜂鳴器，再從三極管發(fā)射極流到集電極（地） ，因此蜂鳴器蜂鳴。當處理器 口輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器無電流流過，停止蜂鳴。蜂鳴驅(qū)動電路如圖 所示。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。②使用系統(tǒng)編程技術(shù)(即 ISP),通過 UART0 接口下載程序。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。在本設(shè)計中采用系統(tǒng)編程技術(shù)(即