【正文】 調(diào) 試 接 口電 路C A N _ HC A N _ L 圖 主節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu) 從節(jié)點(diǎn)由 STC89C52 單片機(jī)、 LCM1602 液晶模塊、串口、獨(dú)立式鍵盤、 SJA1000 CAN 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。 主節(jié)點(diǎn)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(dú)立式鍵盤、電源電路 等模塊組成。從而使系統(tǒng)控制靈活、方便。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(diǎn)上設(shè)置，也可以在控制室里的主節(jié)點(diǎn)上設(shè)置。從而實(shí)現(xiàn)對照明設(shè)備的定時開、關(guān) 控制 。 具體 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖，如圖 所示： 廣西科技大學(xué) (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 6 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 智能通信節(jié)點(diǎn)主要由單片機(jī)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。 從節(jié)點(diǎn)也可以自行設(shè)置本節(jié)點(diǎn)燈的狀態(tài)情況。 系統(tǒng) 中 由 CAN 主節(jié)點(diǎn) 、 多個 CAN 從節(jié)點(diǎn) 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和燈設(shè)備等構(gòu)成 。 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)。 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。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。 (2)從節(jié)點(diǎn) CAN 控 制器選擇 考慮到從節(jié)點(diǎn) 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(dú)立的 CAN 控制器芯片。目前市場上 CAN 控制器分為單片機(jī)（或 DSP）內(nèi)嵌式和獨(dú)立式二大類。 故，主節(jié)點(diǎn)采用 NXP 公司生產(chǎn)的 LPC2119 微 處理器作為主控制器。 因此，不選用 STC89C52 單片機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)的主控制器。 對于 主 節(jié)點(diǎn) ， 由于 要保存和處理多個節(jié)點(diǎn)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(jī)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(diǎn) 需要處理大量的數(shù)據(jù)，需要較快的運(yùn)算速度， 數(shù)據(jù)處理中常常要用到乘法運(yùn)算， 為了提高數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，需要硬件乘法器的支持。 （ 4） STC89 系列單片機(jī)具有較豐富的中斷和計數(shù)器資源；指令與 MCS51 兼容，在軟件編寫上比較方便。它內(nèi)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。選用該型單片機(jī)的原因： （ 1）從 節(jié)點(diǎn)的功能比較單一，程序量不大，采用該型單片機(jī)無須擴(kuò)展程序存儲器。 方案論證與比較 考慮到實(shí)際因素的制約，所以不可能考慮高成本以及在實(shí)驗(yàn)室難以制作的設(shè)備，由于照明設(shè)備所處的環(huán)境差異較大，有些環(huán)境較為惡劣，在降低成本的同 時還要保證數(shù)據(jù)通信的可靠性，所以在選擇器件時就應(yīng)優(yōu)先考慮上述因素。 在 運(yùn)行指示 功能 中， 當(dāng) 主節(jié)點(diǎn)主程序 停止運(yùn)行則 指示運(yùn)行不正常。 對于離線檢測 功能的實(shí)現(xiàn) ， 主節(jié)點(diǎn) 在規(guī)定的時間內(nèi) ，檢查 各個從節(jié)點(diǎn) 是否發(fā)送過 數(shù)據(jù)給主節(jié)點(diǎn) ，如果沒有發(fā)送過數(shù)據(jù)，則認(rèn)為 該從節(jié)點(diǎn) 已經(jīng)斷開了 總線的連接 即 節(jié)點(diǎn) 離線 。 在 正常運(yùn)行模式 (非設(shè)置模式 )下 ，主節(jié)點(diǎn) 通過不斷向各個從節(jié)點(diǎn) 發(fā)送數(shù)據(jù)請求幀， 從節(jié)點(diǎn)只有 接收到目標(biāo)地址為自己節(jié)點(diǎn)號的數(shù)據(jù)請求幀，才會將 本節(jié)點(diǎn)燈設(shè)備的 開關(guān)狀態(tài)和剩余時間 發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新顯示 ， 從而實(shí)現(xiàn) 主節(jié)點(diǎn)對從節(jié)點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控 。 系統(tǒng)工作流程如下 ：首先， 在 主節(jié)點(diǎn) 利用觸摸屏輸入 各從節(jié)點(diǎn)燈控制信息 ， 點(diǎn)擊確定后 ，先依次將各個從節(jié)點(diǎn)的設(shè)置信息，以點(diǎn)對點(diǎn)的方式發(fā)送給 各個 從節(jié)點(diǎn)， 緊接著 用廣播方式將一個 啟動 燈 信號發(fā)送給所有的從節(jié)點(diǎn) ，以保證同時啟動所有從節(jié)點(diǎn)燈設(shè)備。 設(shè)計 中 采用 主從式 總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主從節(jié)點(diǎn)的 信息 交流。 另外 ， 系統(tǒng)具有通信故障指示，當(dāng) 與主節(jié)點(diǎn)相連的總線斷開時， 主節(jié)點(diǎn)將作出相應(yīng)的 通信 異常 指示。 此外， 本 系統(tǒng) 還具有離線檢測， 通訊指示，運(yùn)行指示等功能。 在 主節(jié)點(diǎn)上 ，主節(jié)點(diǎn)可以隨時 設(shè)置所有從節(jié)點(diǎn) 開關(guān)燈時間 及狀態(tài) ，從節(jié)點(diǎn) 也可以隨時設(shè)置本節(jié)點(diǎn)燈設(shè)備的 開關(guān) 情況。 系統(tǒng) 要求設(shè)計一個主節(jié)點(diǎn)，多個從節(jié)點(diǎn) ， 并模擬應(yīng)用現(xiàn)場，進(jìn)行試驗(yàn) 研究 。 廣西科技大學(xué) (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 2 系統(tǒng) 設(shè)計 設(shè)計要求 本題目要求設(shè)計一個 基于 CAN 總線的 智能照明控制系統(tǒng) 。 本課題主要任務(wù)是研究 CAN 總線在智能照明設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并且開發(fā)出三個智能 CAN總線節(jié)點(diǎn)，并利用這三個節(jié)點(diǎn)，搭建 CAN 總線局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離多節(jié)點(diǎn)的照明控制方案，設(shè)計中采用一個主控節(jié)點(diǎn)，兩個從節(jié)點(diǎn)，通過主 控節(jié)點(diǎn)，控制兩從節(jié)點(diǎn)上的兩盞照明燈，照明燈通過 AC220V 供電，并制作了繼電器控制模塊，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電弱電的隔離。還能實(shí)現(xiàn)“綠色照明”，節(jié)約能源。然而， CAN 總線又是現(xiàn)場總線的杰出代表之一，因此研究 CAN 總線對照明的控制有其重大的意義。隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等的發(fā)展，利用現(xiàn)場總線智能節(jié)點(diǎn)將照明設(shè)備構(gòu)成局域控制網(wǎng)絡(luò)，形成網(wǎng)絡(luò)化控制必將成為智能照明控制的發(fā)展趨勢。利用設(shè)置在燈具回路的電氣參數(shù)（電壓、電流、頻率等），實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制。 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(jī)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(jìn)了照明控制技術(shù)的發(fā)展。 CAN 局域控制網(wǎng)是目前運(yùn)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，它是一種多主總線，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)點(diǎn)之間有優(yōu)先級之分，因而通信方式靈活； CAN 可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)； CAN 采用非破壞性位仲裁技術(shù)，優(yōu)先級發(fā)送 ，可以大廣西科技大學(xué) (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 2 大節(jié)省總線沖突仲裁時間，在重負(fù)荷下表現(xiàn)出良好的性能。但通過實(shí)際應(yīng)用后，這些現(xiàn)場總線產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)也日漸明顯。 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)和現(xiàn)狀 (1)系統(tǒng)開放性好 (2)具有互可操作性與互用性 (3)使現(xiàn)場設(shè)備具有智能化和功能自治性 (4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 (5)對現(xiàn)場環(huán)境的強(qiáng)適應(yīng)性 (6)系統(tǒng)成本低、性能高 在 20世紀(jì) 80 年代中期，德、法等歐洲國家的一些大公司相繼推出了自己的現(xiàn)場總線產(chǎn)品，同時制定了自己相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 因此， 本課題就是利用高性價比、安全可靠運(yùn)用廣泛的 CAN 總線控制網(wǎng)絡(luò)與照明設(shè)備構(gòu)成 CAN網(wǎng)絡(luò) 智能 照明控制系統(tǒng)。 隨著科技的發(fā)展和人們物質(zhì)、精神生活水平的提高，照明不僅僅是滿足人們視覺上明亮的要求，還要滿足藝術(shù)性的要求，要創(chuàng)造出豐富多彩的意境，給人們以享受。 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”。由于現(xiàn)場總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展趨勢，它一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球自動化技術(shù)的熱點(diǎn)。 并開發(fā)出具有一定 應(yīng)用 意義的 系統(tǒng)軟硬件 ，實(shí)現(xiàn)了照明燈設(shè)備的有效控制。 從節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立設(shè)置、控制本節(jié)點(diǎn)燈設(shè)備的功能。 燈設(shè)備離線檢測功能是 本 設(shè)計的 又一 大亮點(diǎn) ， 本設(shè)計采用 定時詢問方法，實(shí)現(xiàn)了 從節(jié)點(diǎn)的離線檢測功能。 使 整個控制 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 清晰 、 形象 、逼真 。 在本文中詳細(xì)的 介紹了 CAN 總線 主從節(jié)點(diǎn)的 軟硬件設(shè)計 原理 、 CAN 總線 通信原理 、以及 CAN 總線 應(yīng)用層協(xié)議的 制定， 并采用 SD 卡存儲技術(shù)、 TFT 彩屏顯示技術(shù)、觸摸屏技術(shù) 等現(xiàn)實(shí)了 友好的人機(jī)界面。 通過將 主從節(jié)點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)電路板 掛 接到 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 一個 一主多從的主從式 照明控制局域 網(wǎng)絡(luò) 。 主節(jié)點(diǎn) 采用 NXP 公司生產(chǎn)的 ARM7 系列 LPC2119 微處理器 和 其內(nèi)部集成的 CAN 控制器 以及PCA82C250 收發(fā) 器 設(shè)計出 主節(jié)點(diǎn) 硬件原理圖，并制作出主節(jié)點(diǎn)硬件電路板。 廣西 科技大學(xué) (籌 ) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 課題名稱 :基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計 院 系 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 班 級 081班 學(xué) 號 202100903072 姓 名 秦宗偉 指導(dǎo)教師 羅功坤 二 0 一二 年 五 月 二 十 日 摘 要 本設(shè)計是 基于 CAN 總線 的 智能照明控制系統(tǒng)。 設(shè)計中 采用主從節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)設(shè)計 方案 ，廣西科技大學(xué) (籌 )畢業(yè)設(shè)計論文 摘要 I 通過主節(jié)點(diǎn)與多個從節(jié)點(diǎn)之間的 相互 通信以實(shí)現(xiàn)對照明 設(shè)備 的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。從節(jié)點(diǎn)采用STC89C52 單片機(jī)和 SJA1000 獨(dú)立 CAN 控制器以及 PCA82C250CAN 總線收發(fā)器，設(shè)計出從節(jié)點(diǎn)硬件原理圖并制作出 2個從節(jié)點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)電路板。 利用 該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 CAN 總線 照明 控制 系統(tǒng) 理論 研究 和實(shí)驗(yàn)測試 。 在 TFT 液晶顯示方面 是本設(shè)計的一大亮點(diǎn)， 設(shè)計中模擬工業(yè)控 制 工藝流程圖 ， 對工藝中涉及的總線、燈設(shè)備、板卡等進(jìn)行精心 繪制 顯示。 在輸入設(shè)備方面是本設(shè)計的第二大亮點(diǎn)， 本設(shè)計采用當(dāng)前較為先進(jìn)方便的觸摸屏輸入技術(shù)， 為用戶提供一個方便易捷的輸入方式，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 總之， 在本設(shè)計中 ，主節(jié)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)了對多個從節(jié)點(diǎn)燈設(shè)備的 遠(yuǎn)程 設(shè)置 和 監(jiān)控功能 、離線檢測 功能 、運(yùn)行通信指示 功能 、實(shí)時更新顯示 功能 等。 整體系統(tǒng)運(yùn)行可靠，通 信正常，不出現(xiàn)通信擁堵、死機(jī)等現(xiàn)象 。 關(guān)鍵詞： CAN 總線；節(jié)點(diǎn)；照明控制； TFT；觸摸屏技術(shù)； SD 卡 廣西科技大學(xué) (籌 )畢業(yè)設(shè)計論文 Abstract II Abstract The design is intelligent lighting control system . It’s based on CAN the design we use master and slave work The main munication between the master node and multiple slave nodes to make the remote realtime monitoring of lighting equipment successful. The master node uses the ARM7 family NXP LPC2119 microprocessors and integrated to its internal CAN controller and PCA82C250 transceiver design hardware schematic diagram of the master node, and create the hardware circuit board of the master salve node use STC89C52 microcontroller SJA1000 standalone CAN controller and PCA82C250CAN bus transceiver design from the node hardware schematic diagram and also create two nodes put the master and slave node experimental circuit board to the main work to constitute a main and some slaves lighting control local area work. U sing the work to research and experi