基于CAN总线的智能照明控制系统设计.pdf

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1、玛代建筑气圜No．1、ol2lSeiaINoI}21I1I·楼‘j．=自动化·基于CAN总线的智能照明控制系统设计术葛炎风，缪希仁，林苏斌(福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：针对传统的灯光照明控制系统存在的通信距离短、传输速度慢、误码率高等问题，提出了一种基于CAN总线的智能照明控制系统。介绍了CAN总线的特点，详细阐述了智能照明系统的总体设计框架，各个模块电路硬件以及软件设葛炎风(1986一)，男，计流程。该设计实现了CAN通信功能，达到了调光控制的目的。硕士研究生．研究方向为建筑电器智能化关键词：CAN总线；智能照明系统；通信转换器；节点；调光模块技术

2、。中图分类号：’⋯855文献标志码：B文章编号：I674—8417(2011)01-001I-060引言lCAN协议在现代生活中，照明设备无处不在，而对家1．1CAN总线特点居照明环境进行有效的控制至关重要。照明控CAN(ControllerAreaNetwork)是控制器局域制系统作为智能家庭控制网络系统的一个重要网的简称，属于现场总线的范畴，最初是德国Bosch公司为汽车监测控制系统而设计的，是为组成部分，是营造舒适、便捷的智能家居环境的了解决汽车众多的控制与测试仪器之间的数据关键。交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一目前使用的照明控制系统中，由于网络通信种多主站局域网络

3、，能够有效支持分布式控制系大多采用RS．232、RS-485等通信方式，普遍存在统或实时控制系统的通信功能；采用双线串行通通信距离短、数据传输速度慢、误码率高、可靠性信方式工作；多个单片机可通过CAN控制器挂差等问题，因而迫切需要在照明控制系统中引人在CAN总线上；具有强有力的检错功能，优先权新技术，研究出新方案以解决上述问题。和仲裁功能，可在高噪声环境条件下使用，其传现场总线是当今自动化领域技术发展的热输速率高达1Mb／s。CAN总线主要具有以下特点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它点：的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、(1)多主机依据优先权进行总线访问。可靠的数

4、据通信提供了强有力的技术支持。本(2)非破坏性的基于竞争的仲裁。文介绍的基于CAN总线的智能照明控制系统，(3)借助接收滤波的多地址帧传送。传输速度快，可靠性高，可满足照明控制系统的(4)远程数据请求。需要。(5)系统数据宽度请求。缪希仁(1965一)。男。教授，硕士生导师，研究方向为建筑智能化科学与技术研究开发。林苏斌(1977一)。男，讲师。研究方向为楼宇自动化与智能电器在线监测。基金项目：福建省科技计划项目(2008F507020037)；福建省教育厅项目(JB09020J·楼宁f】动化·(6)配置灵活性。3系统硬件设计(7)错误检测和出错信号。(8)发送期间若丢失仲裁或由

5、于出错而遭硬件设计主要包括RS．232／CAN通信转换破坏的帧可自动重发。器、节点和调光电路的设计。CAN接口电路是通(9)暂时错误和永久性故障的判别及故障信转换器与节点设计的重要组成部分。下面主节点的自动脱离。要介绍通信转换器、节点硬件框图、CAN接口电1．2CAN总线帧类型路以及调光电路的设计。CAN总线支持4种不同结构的CAN协议帧3．1通信转换器硬件设计框图类型：数据帧、远程帧、出错帧和过载帧，它们都通信转换器由单片机PIC16F877A、MAX232按一定的格式进行编码。在CAN技术规范接口芯片、CAN控制器、光电隔离电路以及CANV2．0B中，存在两种不同的帧格式，其

6、区别在于标收发器等组成，主要负责RS一232与CAN协议的志码的长度。具有11bit标志码的帧称为标准转换。硬件结构框图如图2中虚线框所示。帧，具有29bit标志码的帧称为扩展帧。帧数据场长度最多为8Byte，可满足通常工业领域控制命令、工作状态等一般要求；同时，8Byte不会占用总线太长时间，从而保证数据通信的实时性；采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。2系统整体设计框架图2RS一232／CAN通信转换器框图系统硬件设计主要由以下5部分组成：上位Pc机、RS．232／CAN通信转换器、各个节点、调光3．2节点硬件设计框图电路以及照明对象，如图1所示

7、。上位PC机提节点由单片机PIC16F877A、CAN控制器、光供人机交换界面，同时负责数据的接收与管理、电隔离电路以及CAN收发器等组成，负责执行控制命令的发送、系统工作状态的显示等。RS．上位机命令以及灯状态数据返回。其硬件框图232／CAN通信转换器主要负责将Pc机发送的数如图3中虚线框所示。据转换成符合CAN格式的数据帧以及将各节点传送的数据转换成RS．232格式，即完成RS．232／CAN数据转换。各节点作为下位机，负责执行上位机的命令以及返回白炽灯工作状态。软件设计包