【正文】 SD 卡。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。n圖 TFT 液晶模塊接口電路原理圖 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(dǎo)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。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。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。圖 LPC2119 最小系統(tǒng)電路原理圖 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。復(fù)位電路采用阻容式復(fù)位電路，由于 LPC2119 微處理器的有效復(fù)位信號為低電平，故電容與地連接，電容另一端與復(fù)位端口相連，以保證復(fù)位端口為高電平，以處在正常工作模式。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) 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(fù)位電路組成。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。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。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)點上設(shè)置，也可以在控制室里的主節(jié)點上設(shè)置。從而實現(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：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。從節(jié)點也可以自行設(shè)置本節(jié)點燈的狀態(tài)情況。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。 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 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。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。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。因此，不選用 STC89C52 單片機作為主節(jié)點的主控制器。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。（4）STC89 系列單片機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。選用該型單片機的原因：（1）從節(jié)點的功能比較單一，程序量不大，采用該型單片機無須擴展程序存儲器。 方案論證與比較考慮到實際因素的制約，所以不可能考慮高成本以及在實驗室難以制作的設(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。在運行指示功能中，當主節(jié)點主程序停止運行則指示運行不正常。對于離線檢測功能的實現(xiàn)，主節(jié)點在規(guī)定的時間內(nèi)，檢查各個從節(jié)點是否發(fā)送過數(shù)據(jù)給主節(jié)點，如果沒有發(fā)送過數(shù)據(jù)，則認為該從節(jié)點已經(jīng)斷開了總線的連接即節(jié)點離線。在正常運行模式(非設(shè)置模式)下，主節(jié)點通過不斷向各個從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)請求幀，從節(jié)點只有接收到目標地址為自己節(jié)點號的數(shù)據(jù)請求幀，才會將本節(jié)點燈設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)和剩余時間發(fā)送給主節(jié)點進行更新顯示，從而實現(xiàn)主節(jié)點對從節(jié)點的實時監(jiān)控。系統(tǒng)工作流程如下：首先，在主節(jié)點利用觸摸屏輸入各從節(jié)點燈控制信息，點擊確定后，先依次將各個從節(jié)點的設(shè)置信息，以點對點的方式發(fā)送給各個從節(jié)點，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，以保證同時啟動所有從節(jié)點燈設(shè)備。設(shè)計中采用主從式總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)主從節(jié)點的信息交流。另外，系統(tǒng)具有通信故障指示，當與主節(jié)點相連的總線斷開時，主節(jié)點將作出相應(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，運行指示等功能。在主節(jié)點上，主節(jié)點可以隨時設(shè)置所有從節(jié)點開關(guān)燈時間及狀態(tài)，從節(jié)點也可以隨時設(shè)置本節(jié)點燈設(shè)備的開關(guān)情況。系統(tǒng)要求設(shè)計一個主節(jié)點，多個從節(jié)點，并模擬應(yīng)用現(xiàn)場，進行試驗研究。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，并利用這三個節(jié)點，搭建 CAN 總線局域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了遠距離多節(jié)點的照明控制方案，設(shè)計中采用一個主控節(jié)點，兩個從節(jié)點，通過主控節(jié)點，控制兩從節(jié)點上的兩盞照明燈，照明燈通過 AC220V 供電，并制作了繼電器控制模塊，實現(xiàn)強電弱電的隔離。還能實現(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了照明控制技術(shù)的發(fā)展。 CAN 局域控制網(wǎng)是目前運用最廣泛的現(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)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)點之間有優(yōu)先級之分，因而通信方式靈活；CAN 可以點對點、一點對多點（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，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時間，在重負荷下表現(xiàn)出良好的性能。但通過實際應(yīng)用后，這些現(xiàn)場總線產(chǎn)品的優(yōu)缺點也日漸明顯。 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點和現(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)境的強適應(yīng)性 (6)系統(tǒng)成本低、性能高 在 20 世紀 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)的標準。因此，本課題就是利用高性價比、安全可靠運用廣泛的 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。并開發(fā)出具有一定應(yīng)用意義的系統(tǒng)軟硬件，實現(xiàn)了照明燈設(shè)備的有效控制。從節(jié)點具有獨立設(shè)置、控制本節(jié)點燈設(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，本設(shè)計采用定時詢問方法，實現(xiàn)了從節(jié)點的離線檢測功能。使整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、形象、逼真。在本文中詳細的介紹了 CAN 總線主從節(jié)點的軟硬件設(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)實了友好的人機界面。通過將主從節(jié)點實驗電路板掛接到網(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)點硬件原理圖，并制作出主節(jié)點硬件電路板。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 202202203072 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)點組網(wǎng)設(shè)計方案，通過主節(jié)點與多個從節(jié)點之間的相互通信以實現(xiàn)對照明設(shè)備的遠程實時監(jiān)控。從節(jié)點采用STC89C52 單片機和 SJA1000 獨立 CAN 控制器以及 PCA82C250CAN 總線收發(fā)器，設(shè)計出從節(jié)點硬件原理圖并制作出 2 個從節(jié)點實驗電路板。利用該網(wǎng)絡(luò)進行 CAN 總線照明控制系統(tǒng)理論研究和實驗測試。在 TFT 液晶顯示方面是本設(shè)計的一大亮點，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，本設(shè)計采用當前較為先進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，以實現(xiàn)人機交互?？傊?，在本設(shè)計中，主節(jié)點實現(xiàn)了對多個從節(jié)點燈設(shè)備的遠程設(shè)置和監(jiān)控功能、離線檢測功能、運行通信指示功能、實時更新顯示功能等。整體系統(tǒng)運行可靠，通信正常，不出現(xiàn)通信擁堵、死機等現(xiàn)象。關(guān)鍵詞： CAN 總線；節(jié)點；照明控制；TFT；觸摸屏技術(shù)；SD 卡AbstractThe 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 bo