基于CAN总线的智能照明系统的设计和实现

-摘要智能照明控制系统是自动化技术在照明控制领域的应用和推广，它不仅是实现照明艺术性和舒适性的有效手段，而且迎合绿色照明的开展方向，是节约能源、缓解未来能源危机的有效措施，其开展前景非常广阔。现场总线是连接现场设备和自动化系统的通信网络，具有全数字信号传输、控制功能分散、开放等特点。CAN总线是现场总线之一，它具有可靠性高、价格低廉等优势，得到了广泛的应用。本文设计了基于CAN总线的智能照明控制系统。该系统是一种分布式的控制系统，既能分散控制又能集中管理，在中央控制室，管理人员可以通过合理的设置创造舒适的环境，同时又到达节约能源的效果。智能控制器通过照度传感器测得周围环境的照度，与设定值比拟从而调节光源的输出使光照度到达最适宜的水平；控制器通过红外传感器探测是否有人，自动将无人区域的灯关闭。本课题主要完成了以AT89C52为核心的CAN节点的硬件设计，包括数据采集模块的电路设计，执行器模块的电路设计以及网络通信局部电路设计。在软件设计中利用模块化编程思想首先讨论了控制器实现控制功能的程序设计及控制器与物理总线通信功能的程序设计,并给出设计流程图，最后对通信的实现局部包括对信息的发送和接收做了详细的说明。实验测试结果说明，本文提出的基于CAN总线的智能照明控制系统的方案是可行的，且系统的各个局部电路运行稳定可靠，满足设计功能和要求。关键词：CAN总线；智能照明；调光AbstractThe intelligent illumination control system is the application and popularity of automation technology.It is not only the effective realization methods of aesthetical and fortable light but also accordance with the “Green Illuminationand its direction of development that is an approval of saving energy and alleviating energy crisis,so that it has a promising brilliant prospect.Field-bus,a munication network for connecting equipments in field and automation system, has lotsof prominent features such as totally digital transmission, distributed control function,opening systemCAN-bus,which is one of Field-buses, has advantages in high realability and low cost so as to it has been used largely in many fields.This paper introduced an intelligent lighting system based on CAN bus. The intelligent lighting system is a distributed control system, which can realize decentralized control and centralized management. In the main control room, administrative staff can create a fortable environment via proper configuration,meanwhile, energy saving can be achieved, too. The intelligent controller detects environment illumination level through optic electric transducer. Then it pares the value with set point. Finally, it adjusts output of light to e*pected level. Via infrared sensor,the controller will turn off light of void area automatically. This paper mainly introduced hardware design of CAN node based on AT89C52, including circuit design of data acquisition module (DAM), actuator module, and network munication. Block programming methods were applied to software design of lighting control system, including main procedure design and munication procedure design of the controller, and municationprotocolfor application layer of CAN bus was made, too. The e*periment shows that the intelligent lighting control system based on CAN bus proposed in this paper is feasible, and each circuit of the system can be operated stable and reliable, which meets the designed function and requirements as well.Key Words：CAN bus, Intelligent lighting, Light-adjusting. z-目录摘要1Abstract2引言31绪论41.1课题背景4研究目的4研究意义4主要研究内容51.2基于CAN总线的智能照明系统的设计及其国内外相关技术的开展现状62 基于CAN总线的智能照明系统的设计方案72.1 CAN总线的特点72.2 CAN总线在智能照明系统中的应用优势72.3智能照明系统的功能需求82.4网络拓扑构造及通讯方式8网络拓扑构造8通讯方式92.5 CAN总线照明系统的体系构造92.6智能照明系统的硬件设计方案10方案设定原则10硬件设计方案确定103基于CAN总线的智能照明系统硬件设计123.1控制单元硬件总体框架123.2数据采集模块电路设计12照度检测模块电路13红外探测模块电路设计153.3执行器电路设计16开关电路设计16调光控制电路设计173.4 CAN 总线站点接口电路设计214基于CAN总线的智能照明控制系统软件254.1软件编程思想254.2控制器控制功能的实现254.3 CAN总线通信的实现29初始化29信息发送功能的实现32信息接收功能的实现33结论34参考文献35附录A 基于CAN总线的智能照明系统电路原理图36致谢37. z-引言智能化已经成为当今建筑开展的主流技术，涵盖从空调系统、消防系统到安防系统以及完善的计算机网络和通信系统。随着智能建筑的开展，长期以来，智能照明系统一直是被忽略的局部，大多数的建筑物仍采用传统的照明控制方式，虽然局部智能大厦采用楼宇自控(BA)系统来监控照明，但实现的也只是简单的区域控制、定时开关和预设的场景控制。这种控制方式不能随着外界环境的变化而变化，在相对固定的电气设计下，不能提供一个舒适的工作环境，带来的便是工作效率的降低，可以说灵活性比拟差，而且，在能源方面，造成的是能源的大量浪费。对于电力资源相对紧*的中国，这无疑是一种负担。现场总线是当今工业控制领域技术开展的热点。它的出现与开展，为分布式控制系统实现各节点之间实时可靠的数据通信提供了强有力的支持。CANController Area Network是一种有效支持分布式实时控制的串行通信网络,较传统的分布式控制而言，具有明显的优越性。该系统采用CAN环形冗余构造，给出了系统的总体构造以及控制模块硬件设计方案，并简单介绍了网络通讯和控制软件设计及实现过程。CAN总线控制器可工作于多种方式，并采用无损构造逐位仲裁竞争方式向总线发布数据。它废除了站地址编码，代之以对通信数据进展编码，这可使不同节点同时承受到一样的数据，使CAN总线构成的网络测控节点之间的数据通信实时性更强，并且容易构成冗余构造，提高系统的可靠性和灵活性。设计中介绍的基于CAN总线的智能照明控制系统，它所具有的功能强大，稳定可靠，技术先进，便于扩展的特点，使其具有广泛的应用前景。根据系统的总体功能要求，首先简单介绍了控制的硬件总体构造，接着从硬件设计的具体内容入手，详细论述了构成控制系统的数据采集模块和执行器模块的功能要求,原理设计和实现方法等。最后简单介绍了CAN总线控制器和驱动器的构造和功能，并详细论述了系统中CAN总线接口的设计方法，从而完成了具有CAN通讯功能的智能照明控制器的硬件设计。对于系统的软件组成分别就控制局部程序、控制器与总线的通信局部软件作了详细的阐述。在控制器控制局部给出了控制器主程序流程图和相应的处理子程序流程图。1绪论1.1课题背景研究目的在现代化生活中，灯光照明设备无处不在，而对其进展有效的控制显然至关重要。传统的控制方法需要将被控制设备的电力线路引入控制室，不仅造成电力电缆铺设过多，增加了投资本钱，而且还增加了照明回路的电磁辐射干扰，降低了系统的可靠性。运用网络控制技术进展控制是照明控制系统的开展方向。然而目前的照明控制系统普遍存在通信距离短，数据传输速率慢，误码率高，可靠性差等问题。因而迫切需要在照明控制系统中引入新技术，研究新方案解决上述问题。现场总线是当今工业控制领域技术开展的热点。它的出现与开展，为分布式控制系统实现各节点之间实时可靠的数据通信提供了强有力的支持。CANController Area Network是一种有效支持分布式实时控制的串行通信网络，较传统的基于RS485总构造建的分布式控制系统而言，具有明显的优越性。CAN总线控制器可工作于多种方式，并采用无损构造，逐位仲裁竞争方式向总线发布数据。它废除了站地址编码，代之以对通信数据进展编码，这可使不同节点同时接收到一样的数据，使CAN总线构成的网络测控节点之间的数据通信实时性更强，并且容易构成冗余构造，提高系统的可靠性和灵活性。其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片PAC82C250的2个输出端CANH和CANL与物理总线相连。当系统有错误出现多节点同时向总线发送数据时，系统将不会出现总线短路，损坏*些节点的问题，而且CAN节点在错误严重情况下具有自动关闭功能，保证不会出现RS485 网络中因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁状态。最后，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来实现，降低了系统的开发难度和系统的组成本钱，缩短了开发周期。需要全部论文的加我QQ 2461557555还有该论文的 开题报告、任务书、论文、软件程序、Protel原理图 、外文文献等. z