【正文】 性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時(shí)尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。在本次設(shè)計(jì)中我們利用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器 LM331 測(cè)量交流電壓的有效值. 電壓頻率變換器 LM331 的介紹LM331 是美國(guó) NS 公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、A/D 轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器及其他相關(guān)器件。這就需要將電壓的值與整定值進(jìn)行比較。 智能繼電器模塊繼電器的關(guān)斷與吸合是依靠單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在確定某根行線被置為低電平后，再逐列檢測(cè)各行線的電平狀態(tài)。判斷閉合鍵所在的位置，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。只要有一行的電平為低，則表示鍵盤(pán)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(gè)按鍵之中。圖 基于 74HC164 的矩陣式鍵盤(pán)電路原理圖 矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別方法確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種“行掃描法” 。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。串行鍵盤(pán)的鍵盤(pán)掃描原理和傳統(tǒng)矩陣鍵盤(pán)類似,只是由于單片機(jī)和74HC164 的串行通信方式,因此,單片機(jī)需要依次發(fā)送若干次按鍵檢測(cè)數(shù)據(jù)才能判斷出是哪個(gè)按鍵被按下。此外,每個(gè)按鍵同時(shí)接到單片機(jī)的中斷 INT0,提高系統(tǒng)執(zhí)行效率、加快鍵盤(pán)掃描速度。因此,應(yīng)該采用中斷技術(shù)節(jié)省CPU 資源,提高系統(tǒng)效率。掃描的間隔時(shí)間不能太長(zhǎng),否則無(wú)法正確識(shí)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(fù)用功能,因此,真正能作為 I/O 端口的只有 24 個(gè)引腳。但是,這樣的矩陣鍵盤(pán)存在兩個(gè)問(wèn)題。矩陣鍵盤(pán),并通過(guò)行列掃描法、反轉(zhuǎn)法等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。矩陣鍵盤(pán)的按鍵按 N 行 M 列排列,每個(gè)按鍵占據(jù)行列的一個(gè)交點(diǎn),需要的 I/O 端口數(shù)目是 N+M,容納的最大按鍵數(shù)為 NM。線性鍵盤(pán)由若干個(gè)獨(dú)立的按鍵組成,每個(gè)按鍵的一端與微機(jī)的一個(gè) I/O 端口相連,有多少個(gè)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(pán)部分設(shè)計(jì)傳統(tǒng)矩陣鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)和存在問(wèn)題：作為微機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)最常用的輸入設(shè)備,鍵盤(pán)的作用極其重要。而共陰（或共陽(yáng)）極公共端 K0 分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。每位的段選線分別與一個(gè)八位鎖存器的輸出口連接，顯示器中的各位相互獨(dú)立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存的輸出將維持不變。靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。為了保護(hù)各段 LED 不被損壞，須外加限流電阻。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)。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。液晶顯示器,簡(jiǎn)稱 LCD(Liquid crystal Display)。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(wú)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。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。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。智能照明的顯示電路是由單片機(jī)來(lái)控制的，如顯示的內(nèi)容、顯示的方式等。戶通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等途徑,了解各智能節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài),同時(shí)通過(guò)按鍵等輸入器件控制電器的工作。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。 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(kāi)關(guān),安裝于便于操作的地方,人們可以通過(guò)操作控制面板中的某個(gè)按鈕,來(lái)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。 　 　 第三部分是供電。 　 　 8 腳（R2IN） 、9腳（R2OUT） 、10 腳（T2IN ） 、7 腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。由 10 、11 114 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。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。 　第一部分是電荷泵電路。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。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。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。不過(guò),光耦合電路用的 2 個(gè)電源 VCC 和VDD 必須隔離。微控制器 89C51 負(fù)責(zé) SJA1000 的初始化，通過(guò)控制 SJA1000，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。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(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)。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。 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。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(guò)SJA1000 的地址/數(shù)據(jù)總線訪問(wèn)。 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。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(shuō)明：TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)輸入。(7)可編程的 CAN 輸出驅(qū)動(dòng)器配置。(5)支持 PELICAN 模式及其擴(kuò)展功能。(3)與 協(xié)議兼容；支持 11bit 和 29bit 識(shí)別碼。它具有如下特點(diǎn)：(1)完全兼容 PCA82C250 及其工作模式,即 BASICCAN 模式。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。VSS2：輸入比較器的接地端。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)。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(qū)動(dòng)器接地。TXO：從 CAN 輸出驅(qū)動(dòng)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(hào)時(shí)開(kāi)路輸出。XTAL1:輸入到振蕩器放人電路,外部振蕩信號(hào)輸入。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(lái)源于內(nèi)部振蕩器通過(guò)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。RDE：微控制器的/RD 信號(hào)(INTEL 模式)或 E 使能信號(hào)(MOTOROLA 模式)。ALE/AS：ALE 輸入信號(hào)(INTEL 模式)，AS 輸入信號(hào)(MOTOROLA 模式)。以下將對(duì)各模塊（CAN 通信接口模塊，控制面板（鍵盤(pán)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。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)。 (6)信息傳輸采用 CAN 通信協(xié)議。(5)傳輸介質(zhì)采用雙絞線。另外,選用 PC 機(jī)還可以充分利用現(xiàn)有的軟件工具和開(kāi)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。(4)該系統(tǒng)的上位機(jī)是 PC 機(jī)。另一類是獨(dú)立的 CAN 控制器,可以使開(kāi)發(fā)人員根據(jù)需要選用比較實(shí)用的單片機(jī)。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)。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。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。各控制器之間沒(méi)有數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線式結(jié)構(gòu)。 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)設(shè)計(jì)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(yīng)答位期間，發(fā)送站未檢測(cè)到主控位。固定格式的位場(chǎng)與規(guī)定不同。接收站計(jì)算得出的 CRC 序列與接收到的不同。在應(yīng)用位填充方法進(jìn)行編碼的報(bào)文字段中，出現(xiàn)第 6 個(gè)連續(xù)相同的位電平。發(fā)送站時(shí)刻監(jiān)測(cè)它發(fā)送的每一位數(shù)值，如監(jiān)視到的總線數(shù)值與送出的數(shù)值不同時(shí)，則為位錯(cuò)誤。 錯(cuò)誤檢測(cè)CAN 為了提高抗干擾能力和數(shù)據(jù)的可靠性，采用了多種錯(cuò)誤檢測(cè)手段。發(fā)送超載標(biāo)志后，節(jié)點(diǎn)監(jiān)視總線直到檢測(cè)到由顯性位到隱性位的發(fā)送。超載界定符由 8 個(gè)隱性位組成。超載標(biāo)志形式破壞了間歇場(chǎng)的固定格式，因而，所有其他節(jié)點(diǎn)都將檢測(cè)到一個(gè)超載條件，并且由它們開(kāi)始發(fā)送超載標(biāo)志。超載標(biāo)志由 6 個(gè)顯性位組成。由前一個(gè)超載條件引起的超載幀在檢測(cè)到顯性位的后一位開(kāi)始。存在兩種導(dǎo)致發(fā)送超載標(biāo)志的超載條件:一個(gè)是接收器未準(zhǔn)備好。此后開(kāi)始發(fā)送剩余的 7 個(gè)隱性位。出錯(cuò)界定符包括 8 個(gè)隱性位。該錯(cuò)誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)自認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志為起點(diǎn)，等待 6 個(gè)相同極性的連續(xù)位。該序列的總長(zhǎng)度在 6 到 12 之間變化。因而，其他節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到出錯(cuò)條件并發(fā)送出錯(cuò)標(biāo)志。一個(gè)檢測(cè)到出錯(cuò)條件的“錯(cuò)誤激活”節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)注。錯(cuò)誤標(biāo)志具有兩種形式，一種是活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志(active error flag)，一種是認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志(Passive error flag)。DLC 的數(shù)據(jù)值是獨(dú)立的，它可以是 08 中的任何數(shù)值，這一數(shù)值為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)幀的 DLC。遠(yuǎn)程幀由 6 個(gè)不同的位場(chǎng)組成:幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC 場(chǎng)和幀結(jié)束。7)幀結(jié)束:由 7 個(gè)隱性位組成的標(biāo)志序列界定。后續(xù)的應(yīng)答界定符為一個(gè)隱性位。在應(yīng)答場(chǎng)中發(fā)送節(jié)點(diǎn)送出兩個(gè)隱性位。5)CRC 場(chǎng):包括 CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))序列，后跟隨 CRC 界定符(l 個(gè)隱性位)。4)數(shù)據(jù)場(chǎng):由數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，它可包括 08 個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié) 8 位。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼 DLC 指出數(shù)據(jù)場(chǎng)的字節(jié)數(shù)目。3)控制場(chǎng):包括 4 位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼 DLC 和兩個(gè)保留位。SRR 位為隱位，在擴(kuò)展格式中，它在標(biāo)準(zhǔn)格式的 RTR 位上被發(fā)送并替代標(biāo)準(zhǔn)格式中的 RTR 位。在擴(kuò)展格式中，由 29 位標(biāo)識(shí)符、替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求SRR 位、幀結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)位 IDE 和 RTR 組成，標(biāo)識(shí)符為 。所有節(jié)點(diǎn)都必須同步于首先開(kāi)始發(fā)送的那個(gè)節(jié)點(diǎn)的幀起始前沿。l)幀起始:它標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個(gè)顯性位構(gòu)成。（4）過(guò)載幀(Overioad Frame):過(guò)載幀用在相鄰數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間提供附加的延時(shí)。（2）遠(yuǎn)程幀(Remote Frame):總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有同一標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀。 CAN 總線報(bào)文格式與類型CAN 報(bào)文有兩種不同的幀格式，不同之處為標(biāo)識(shí)符域的長(zhǎng)度不同，含有 11位標(biāo)識(shí)符的幀稱之為標(biāo)準(zhǔn)幀，含有 29 位標(biāo)識(shí)符的幀為擴(kuò)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(shù)值表示邏輯“0” ， “隱性”數(shù)值表示邏輯“1” 。（2）物理層物理層分為物理信號(hào)、物理媒體連接與介質(zhì)從屬接口三部分，完成電氣連接，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器/接收器特性、定時(shí)、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(kāi)放或者是否馬上結(jié)束。③為恢復(fù)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(shù)據(jù)傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)提供請(qǐng)求服務(wù)。 CAN 總線的分層結(jié)構(gòu)CAN 總線遵循 IS0/0SI 標(biāo)準(zhǔn)模型，分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理鏈路層。目前的 CAN 網(wǎng)絡(luò)一般采用多主式和主從式結(jié)合的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)比較靈活又具有較高的實(shí)時(shí)性和可靠性。如果系統(tǒng)調(diào)度策略設(shè)計(jì)不當(dāng)，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性就會(huì)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(jié)構(gòu)CAN 總線在主從式通信方式下工作時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的功能是區(qū)分的，節(jié)點(diǎn)間無(wú)法像多主式結(jié)構(gòu)那樣進(jìn)行平等的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shù)，根據(jù)需要將各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定為不同的優(yōu)先級(jí)，并以標(biāo)識(shí)符(ID)標(biāo)定，其值越小，優(yōu)先級(jí)越高，在發(fā)生沖突的情況下，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)停止發(fā)送，從而解決了總線沖突的問(wèn)題。(1)多主式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上地其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，不需占地址節(jié)點(diǎn)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(jù)節(jié)點(diǎn)的不同，可以采取不同的通信方式以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和效率。此外，總線網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)能力較差，總線上的某個(gè)中斷或故障將會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?；诳偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)很容易實(shí)現(xiàn)，且組建成本低