【正文】 性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時尚有較好的線性；變換精度高，數字分辨率可達 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉換精度。在本次設計中我們利用電壓/頻率轉換器 LM331 測量交流電壓的有效值. 電壓頻率變換器 LM331 的介紹LM331 是美國 NS 公司生產的性能價格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉換器、A/D 轉換器、線性頻率調制解調、長時間積分器及其他相關器件。這就需要將電壓的值與整定值進行比較。 智能繼電器模塊繼電器的關斷與吸合是依靠單片機來實現的。在確定某根行線被置為低電平后，再逐列檢測各行線的電平狀態(tài)。判斷閉合鍵所在的位置，在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。只要有一行的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平行線與 4 根列線相交叉的 4 個按鍵之中。圖 基于 74HC164 的矩陣式鍵盤電路原理圖 矩陣式鍵盤的按鍵識別方法確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法” 。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。串行鍵盤的鍵盤掃描原理和傳統(tǒng)矩陣鍵盤類似,只是由于單片機和74HC164 的串行通信方式,因此,單片機需要依次發(fā)送若干次按鍵檢測數據才能判斷出是哪個按鍵被按下。此外,每個按鍵同時接到單片機的中斷 INT0,提高系統(tǒng)執(zhí)行效率、加快鍵盤掃描速度。因此,應該采用中斷技術節(jié)省CPU 資源,提高系統(tǒng)效率。掃描的間隔時間不能太長,否則無法正確識別是否有按鍵按下。第二,執(zhí)行效率不高。由于 AT89C51 的 P3 口有重要的復用功能,因此,真正能作為 I/O 端口的只有 24 個引腳。但是,這樣的矩陣鍵盤存在兩個問題。矩陣鍵盤,并通過行列掃描法、反轉法等技術實現。矩陣鍵盤的按鍵按 N 行 M 列排列,每個按鍵占據行列的一個交點,需要的 I/O 端口數目是 N+M,容納的最大按鍵數為 NM。線性鍵盤由若干個獨立的按鍵組成,每個按鍵的一端與微機的一個 I/O 端口相連,有多少個按鍵就要有多少根連線與 CPU 的 I/O 端口相連。電路原理圖如圖 所示：圖 LED 顯示原理圖 鍵盤部分設計傳統(tǒng)矩陣鍵盤的結構和存在問題：作為微機系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)最常用的輸入設備,鍵盤的作用極其重要。而共陰（或共陽）極公共端 K0 分別由相應的 I/O 線控制，實現各位的分時選通。每位的段選線分別與一個八位鎖存器的輸出口連接，顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經確定，相應鎖存的輸出將維持不變。靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某個字符時，相應的段恒定的導通或截止，直到顯示另一個字符為止。為了保護各段 LED 不被損壞，須外加限流電阻。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。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。液晶顯示器,簡稱 LCD(Liquid crystal Display)。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。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。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。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。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。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。 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。 　 　 第三部分是供電。 　 　 8 腳（R2IN） 、9腳（R2OUT） 、10 腳（T2IN ） 、7 腳（T2OUT）為第二數據通道。由 10 、11 114 腳構成兩個數據通道。功能是產生+12v 和12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 　第一部分是電荷泵電路。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。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。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。不過,光耦合電路用的 2 個電源 VCC 和VDD 必須隔離。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。圖 CAN 控制原理圖CAN 總線控制硬件電路如圖 所示。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。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。 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。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。 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。CANH：高電平 CAN 電壓輸入/輸出。Vref:參考電壓輸出。VCC：提供電壓。(2)82C250 芯片介紹圖 82C250 引腳圖引腳說明：TXD：發(fā)送數據輸入。(7)可編程的 CAN 輸出驅動器配置。(5)支持 PELICAN 模式及其擴展功能。(3)與 協(xié)議兼容；支持 11bit 和 29bit 識別碼。它具有如下特點：(1)完全兼容 PCA82C250 及其工作模式,即 BASICCAN 模式。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。VSS2：輸入比較器的接地端。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)。VDD:輸入到比較器的 5V 電壓源。此引腳上的低電平可以把 IC 從睡眠模式中激活。VSS3：輸出驅動器接地。TXO：從 CAN 輸出驅動器 0 輸出到物理線路上。MODE：模式選擇輸入，1INTEL 模式，0MOTOROLA 模式。XTAL2:振蕩放人電路輸出,使用外部振蕩信號時開路輸出。XTAL1:輸入到振蕩器放人電路,外部振蕩信號輸入。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。RDE：微控制器的/RD 信號(INTEL 模式)或 E 使能信號(MOTOROLA 模式)。ALE/AS：ALE 輸入信號(INTEL 模式)，AS 輸入信號(MOTOROLA 模式)。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。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)。 (6)信息傳輸采用 CAN 通信協(xié)議。(5)傳輸介質采用雙絞線。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。(4)該系統(tǒng)的上位機是 PC 機。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。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。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。這種結構信息吞吐率低，結構簡單且成本低，可靠性高。各控制器之間沒有數據傳送要求；信息吞吐率較低，為降低系統(tǒng)成本提供了有利的條件。如圖 所示，網絡拓撲結構采用總線式結構。 本系統(tǒng)結構及特點設計本系統(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。在應答位期間，發(fā)送站未檢測到主控位。固定格式的位場與規(guī)定不同。接收站計算得出的 CRC 序列與接收到的不同。在應用位填充方法進行編碼的報文字段中，出現第 6 個連續(xù)相同的位電平。發(fā)送站時刻監(jiān)測它發(fā)送的每一位數值，如監(jiān)視到的總線數值與送出的數值不同時，則為位錯誤。 錯誤檢測CAN 為了提高抗干擾能力和數據的可靠性，采用了多種錯誤檢測手段。發(fā)送超載標志后，節(jié)點監(jiān)視總線直到檢測到由顯性位到隱性位的發(fā)送。超載界定符由 8 個隱性位組成。超載標志形式破壞了間歇場的固定格式，因而，所有其他節(jié)點都將檢測到一個超載條件，并且由它們開始發(fā)送超載標志。超載標志由 6 個顯性位組成。由前一個超載條件引起的超載幀在檢測到顯性位的后一位開始。存在兩種導致發(fā)送超載標志的超載條件:一個是接收器未準備好。此后開始發(fā)送剩余的 7 個隱性位。出錯界定符包括 8 個隱性位。該錯誤認可節(jié)點自認可錯誤標志為起點，等待 6 個相同極性的連續(xù)位。該序列的總長度在 6 到 12 之間變化。因而，其他節(jié)點將檢測到出錯條件并發(fā)送出錯標志。一個檢測到出錯條件的“錯誤激活”節(jié)點通過發(fā)送一個活動錯誤標志進行標注。錯誤標志具有兩種形式，一種是活動錯誤標志(active error flag)，一種是認可錯誤標志(Passive error flag)。DLC 的數據值是獨立的，它可以是 08 中的任何數值，這一數值為對應數據幀的 DLC。遠程幀由 6 個不同的位場組成:幀起始、仲裁場、控制場、CRC 場和幀結束。7)幀結束:由 7 個隱性位組成的標志序列界定。后續(xù)的應答界定符為一個隱性位。在應答場中發(fā)送節(jié)點送出兩個隱性位。5)CRC 場:包括 CRC(循環(huán)冗余碼校驗)序列，后跟隨 CRC 界定符(l 個隱性位)。4)數據場:由數據幀中被發(fā)送的數據組成，它可包括 08 個字節(jié)，每個字節(jié) 8 位。數據長度碼 DLC 指出數據場的字節(jié)數目。3)控制場:包括 4 位數據長度碼 DLC 和兩個保留位。SRR 位為隱位，在擴展格式中，它在標準格式的 RTR 位上被發(fā)送并替代標準格式中的 RTR 位。在擴展格式中，由 29 位標識符、替代遠程請求SRR 位、幀結構標識位 IDE 和 RTR 組成，標識符為 。所有節(jié)點都必須同步于首先開始發(fā)送的那個節(jié)點的幀起始前沿。l)幀起始:它標志數據幀和遠程幀的起始，僅由一個顯性位構成。（4）過載幀(Overioad Frame):過載幀用在相鄰數據幀或遠程幀之間提供附加的延時。（2）遠程幀(Remote Frame):總線單元發(fā)出遠程幀，請求發(fā)送具有同一標識符的數據幀。 CAN 總線報文格式與類型CAN 報文有兩種不同的幀格式，不同之處為標識符域的長度不同，含有 11位標識符的幀稱之為標準幀，含有 29 位標識符的幀為擴展幀。在隱性狀態(tài)，VCANH 和 VCANL 被固定在平均電壓電平附近，Vdiff 近似于 0。 “顯性”數值表示邏輯“0” ， “隱性”數值表示邏輯“1” 。（2）物理層物理層分為物理信號、物理媒體連接與介質從屬接口三部分，完成電氣連接，實現驅動器/接收器特性、定時、同步、位編碼解碼功能。MAC 也要確定為新一次的發(fā)送，總線是否開放或者是否馬上結束。③為恢復管理和通知超載提供信息。邏輯鏈路子層 LCC 的作用范圍如下:①為數據傳送和遠程數據提供請求服務。 CAN 總線的分層結構CAN 總線遵循 IS0/0SI 標準模型，分為數據鏈路層和物理鏈路層。目前的 CAN 網絡一般采用多主式和主從式結合的結構，這種結構比較靈活又具有較高的實時性和可靠性。如果系統(tǒng)調度策略設計不當，系統(tǒng)的實時性、可靠性就會很差，而且容易引起瓶頸向題，妨礙正常有效的通信。(2)主從式結構CAN 總線在主從式通信方式下工作時，其網絡各節(jié)點的功能是區(qū)分的，節(jié)點間無法像多主式結構那樣進行平等的點對點信息發(fā)送。為避免總線沖突，CAN 總線采用非破壞性總線仲裁技術，根據需要將各個節(jié)點設定為不同的優(yōu)先級，并以標識符(ID)標定，其值越小，優(yōu)先級越高，在發(fā)生沖突的情況下，優(yōu)先級低的節(jié)點會主動停止發(fā)送，從而解決了總線沖突的問題。(1)多主式結構網絡上任意節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網絡上地其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，不需占地址節(jié)點信息，通信方式靈活。 CAN 總線系統(tǒng)的通信方式CAN 總線系統(tǒng)根據節(jié)點的不同，可以采取不同的通信方式以適應不同的工作環(huán)境和效率。此外，總線網絡的容錯能力較差，總線上的某個中斷或故障將會影響整個網絡的數據傳輸?；诳偩€拓撲結構的網絡很容易實現，且組建成本低