基于can总线的智能照明控制系统.docx

基于can总线的智能照明控制系统智能照明控制系统为现代化建筑楼宇照明提供了新途径，微机型灯光控制系统。它采用网络控制技术, 使得照明灯的电力线路可以不再经过控制室, 而直接引顶棚或马道。这种控制方法不仅可以方便地控制灯光的亮度, 还减少了电力线路及相应设施投资, 减少了灯回路的辐射干扰, 而且可以使灯回路采用母线方式布线, 线路规整, 便于安装维修。CAN 总线所需的完善的通信协议可由 CAN控制器芯片和接口芯片实现, 大大降低了系统的开发难度、组成成本、缩短了开发周期。CAN 总线简介CAN 是控制器局域网的简称, 出现在 80年代末, 最早由德国osch公司提出, 用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN 属于现场总线的范畴, 是国际上应用最广泛的现场总线之一, 其总线规范己被 ISO 国际标准化组织制定为国际标准。 CAN协议也是建立在 ISO /OSI模型基础上, 它采用了 OSI底层的物理层、数据链路层和高层的应用层, 其信号传输介质为双绞线。最高通信速率为 1Mbps(通信距离为 40m, 最远通信距离可达10km (通信速率为 5kbp s) , 节点总数可达 110个。具有实时性强、可靠性高、通信速率快、结构简单、互操作性好、总线协议具有完善的错误处理机制、灵活性高和价格低廉等特点。由于近几年来 CAN总线技术逐步在我国推广开来, CAN 总线技术的独特特点。传输数据的可靠性和实时性, 已获得国际自动化控制领域的认可, 其应用前景十分光明, 国内推动CAN总线技术进步的应用事例不断扩展, 积极促进了我国自动化技术的进步。由于CAN总线本身的特点, 其应用范围己经扩展到过程工业、机械工业、机器人、数控机床、医疗机械、家用电器及传感器等领域。2照明控制系统的总体设计思想及结构框图系统设计从保证系统可靠性和降低成本, 并具有通用性、实时性和可扩展性等方面着手。网络拓扑采用总线式结构, 这种结构比环型结构吞吐率低, 但结构简单、成本低, 且无源抽头连接, 系统可靠性高。CAN总线控制器工作于多主方式, 采用多主站依据优先权访问总线, 支持主从或广播方式, 最大网络节点 110个, 最大传输速率 1M bps, 最远距离 10km (也可以接 CAN中继器增加距离,但通信速率会下降。( 3) CAN遵循 ISO标准模式。具体定义了数据链路层和物理层, 在工程上, 这两层通常由 CAN 控制器和收发器实现。CAN总线控制器通常有两类: 一类是在片内的 CAN 微控制器, 采用这种器件可以方便用户制作印刷板, 电路图也比较紧凑; 另一类是独立的 CAN控制器, 可以使开发人员根据需要选用比较实用的单片机。本系统选择独立的 CAN控制器。 4) 该系统的上位机是 PC机。由于 PC机有多条扩展槽, 利用局域网通信卡, 使得该系统很容易与其他部门连网, 便于统一调度和管理。另外, 选用 PC 机还可以充分利用现有的软件工具和开发系统, 方便快捷地设计功能丰富的计算机软件。该系统的控制台由 PC机、PC总线适配卡和相应的软件组成。( 5) 传输介质采用双绞线。为了进一步提高系统的抗干扰能力, 在控制器与传输介质之间采取光电隔离。( 6) 信息传输采用 CAN通信协议。该系统的主要通信方式是控制向各个控制器发送控制数据以及各控制器向控制台发回各种检测信息。图 1? 系统结构框图照明控制系统的总体框图如上图 1所示。上位机采用工业控制计算机, 负责系统数据的接收与管理、控制命令的发送、系统工作过程的实时显示等。各智能节点作为下位机, 采用 ATM EL公司生产的 AT89C52单片机作为微处理器, 负责本单元内照明区域的现场数据检测以及工作状态的控制等。智能节点内的 CAN总线控制器 SJA1000负责接收来自 CAN 总线的数据以及通过CAN 总线向上位机发送数据。上位机通过插在 PC总线扩展槽内的智能 CAN 总线通信适配卡连接到 CAN总线上。智能节点也可以脱离上位机, 直接进行现场手动控制。节点数量可根据建筑物的规模和照明系统灯具功能的种类增减。3? 智能照明节点模块的硬件设计智能节点结构框图如图 2所示图 2? 智能节点原理框图从成本和难易程度考虑, 电路采用 AT89C52微处理器单片机为微控制器, AT89C52是美国 ATMEL公司开发生产的八位单片机, 具有如下资源: 8K 字节的闪烁可编程及可擦除只读存储器,256字节的 RAM, 4个并行口, 3个 16位定时器计数器, 两种优先级的 6个中断源, 一个全双工串行口, 片内振荡器与时钟电路。它为很多嵌入式控制系统提供了一种高效灵活的解决方案, 其功能是根据上位机的给定值控制执行器, 系统的执行器是可控硅控制电路, 通过它提供均匀可调的输出电压以调节电灯的亮