基于ARM的CAN总线智能照明控制系统设计

1、广西科技大学(筹)毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书课题名称课题名称: :基于基于 cancan 总线的智能照明控制系统设计总线的智能照明控制系统设计 院院 系系 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 专专 业业 测控技术与仪器测控技术与仪器 班班 级级 081081 班班 学学 号号 200800903072200800903072 姓姓 名名 秦宗伟秦宗伟 指导教师指导教师 罗功坤罗功坤 二二 0 0 一二一二 年年 五五 月月 二十二十 日日摘摘 要要本设计是基于 can 总线的智能照明控制系统。设计中采用主从节点组网设计方案，广西科技大学(筹)毕业设计论文 摘要i通过主节点与

2、多个从节点之间的相互通信以实现对照明设备的远程实时监控。主节点采用 nxp 公司生产的 arm7 系列 lpc2119 微处理器和其内部集成的 can 控制器以及pca82c250 收发器设计出主节点硬件原理图，并制作出主节点硬件电路板。从节点采用stc89c52 单片机和 sja1000 独立 can 控制器以及 pca82c250can 总线收发器，设计出从节点硬件原理图并制作出 2 个从节点实验电路板。通过将主从节点实验电路板挂接到网络构成一个一主多从的主从式照明控制局域网络。利用该网络进行 can 总线照明控制系统理论研究和实验测试。在本文中详细的介绍了 can 总线主从节点的软硬件设

3、计原理、can 总线通信原理、以及 can 总线应用层协议的制定，并采用 sd 卡存储技术、tft 彩屏显示技术、触摸屏技术等现实了友好的人机界面。在 tft 液晶显示方面是本设计的一大亮点，设计中模拟工业控制工艺流程图，对工艺中涉及的总线、灯设备、板卡等进行精心绘制显示。使整个控制系统结构清晰、形象、逼真。在输入设备方面是本设计的第二大亮点，本设计采用当前较为先进方便的触摸屏输入技术，为用户提供一个方便易捷的输入方式，以实现人机交互。灯设备离线检测功能是本设计的又一大亮点，本设计采用定时询问方法，实现了从节点的离线检测功能。总之，在本设计中，主节点实现了对多个从节点灯设备的远程设置和监控功能

4、、离线检测功能、运行通信指示功能、实时更新显示功能等。从节点具有独立设置、控制本节点灯设备的功能。整体系统运行可靠，通信正常，不出现通信拥堵、死机等现象。并开发出具有一定应用意义的系统软硬件，实现了照明灯设备的有效控制。关键词： can 总线；节点；照明控制；tft；触摸屏技术；sd 卡广西科技大学(筹)毕业设计论文 abstractiiabstractthe design is intelligent lighting control system . its based on can bus.in the design we use master and slave network nod

5、e.by the main communication between the master node and multiple slave nodes to make the remote real-time 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 hardw

6、are schematic diagram of the master node, and create the hardware circuit board of the master node.the salve node use stc89c52 microcontroller sja1000 stand-alone can controller and pca82c250can bus transceiver design from the node hardware schematic diagram and also create two nodes breadboard.by p

7、ut the master and slave node experimental circuit board to the main network to constitute a main and some slaves lighting control local area network. u sing the network to research and experimental testing of the can bus lighting control system.in this paper a detailed introduction master and slave

8、node of the can bus ,hardware and software design principles, the principle of can bus communication, the formulation of the can bus application layer protocol, sd card storage technology, tft color display, touch screen technology and other practicalfriendly interface.the tft lcd is one of the most

9、 wonderful of this design.in the design,we simulate industrial control process flow diagram of the bus involved in the process, light equipment, boards, carefully drawing display.and then make the control system more clear image and vivid. advanced and convenient touch-screen input technology are th

10、e second highlights in the design.because it apply a convenient input to the owners.the third highlights is that light equipment offline detection. so we use from time to time ask, from the node offline detection.in short, in this design, the master node to multiple remote setup and monitoring funct

11、ions of light equipment from the node offline detection, run communication indicator, updated in real time display.the slave node with independent settings, control the function of the lamp device of the node from the node. the overall system is reliable, normal communication, the communication cong

12、estion, crashes and so on. and develop system software and hardware with a certain significance of application to achieve effective control of the lighting equipment.keyword: can bus；node；lighting control；tft；touch screen technology；sd card广西科技大学(筹)毕业设计论文 目录iii目录摘 要.iabstract.ii1 绪论.11.1 课题背景.11.2 现

13、场总线的技术特点和现状.11.3 课题的提出及意义.22 系统设计.32.1 设计要求.32.2 总体设计方案.32.2.1 设计思路 .32.2.2 方案论证与比较 .42.2.2.1 主控制器.42.2.2.2 can 控制器选择.42.2.2.3 can 收发器.52.2.2.4 can 通信电缆.52.2.3 系统结构框图 .53 硬件设计.73.1 系统硬件结构.73.2 系统单元电路设计.83.2.1 主节点单元电路设计.83.2.1.1 arm7 最小系统设计.83.2.1.2 tft 彩屏电路设计.93.2.1.3 sd 卡接口电路设计.103.2.1.4 can 总线电路设计

14、.103.2.1.5 蜂鸣器及 isp 下载选择电路设计 .123.2.1.6 键盘电路设计.133.2.1.7 电源电路设计.133.2.1.8 串口通信电路设计.143.2.2 从节点单元电路设计.143.2.2.1 单片机最小系统设计.143.2.2.2 液晶接口电路设计.163.2.2.3 can 总线电路设计.183.2.2.4 键盘电路设计.213.2.2.5 串口通信电路设计.224 软件设计.234.1 系统软件结构.234.1.1 主节点软件结构 .234.1.2 从节点软件结构 .234.2 系统程序模块设计.244.2.1 主节点程序模块设计.244.2.1.1 初始化模

15、块程序设计.25广西科技大学(筹)毕业设计论文 目录iv4.2.1.2 can 协议模块设计.274.2.1.3 tft 液晶显示模块设计.314.2.1.4 触摸屏模块程序设计.344.2.1.5 sd 驱动模块设计.354.2.1.6 串口驱动模块设计.364.2.1.7 蜂鸣器驱动模块设计.374.2.2 从节点程序模块设计.384.2.2.1 初始化程序模块设计.394.2.2.2 can 协议模块设计.404.2.2.3 照明信号数据处理模块设计.414.2.2.4 键盘扫描及处理模块设计.424.2.2.5 照明灯定时控制模块设计.434.2.2.6 液晶显示模块设计.445 系统

16、测试.465.1 测试准备.465.1.1 测试条件 .465.1.2 硬件环境 .465.1.3 软件环境 .465.2 测试系统.465.2.1 测试项目 .465.5.2 测试步骤 .475.2.3 测试结果 .486 结束语.52致谢.53参考文献.54附录 1 基于 can 总线的智能照明控制系统原理图.55附录 2 基于 can 总线的智能照明控制系统 pcb 板图.56附录 3 基于 can 总线的智能照明控制系统程序清单.58广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计11 绪论1.1 课题背景现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散

17、、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络，它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其更高控制管理层之间的联系。由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化和智能化的发展趋势，它一经产生便成为全球自动化技术的热点。它的出现，导致了目前生产的自动化系统结构和设备的深刻变革。照明是利用各种光源，照亮工作和生活场所或个别物体的措施，利用太阳能和天空光的称“天然采光” ，利用人工光源的称“人工照明” 。照明控制是对照明使用的质和量的驾驭，对包括人工光源和自然光源在内的各种光源的使用状态进行调整，以实现更舒适、更优美、更节能的照明环境的具体手段。随着科技的发展和

18、人们物质、精神生活水平的提高，照明不仅仅是满足人们视觉上明亮的要求，还要满足艺术性的要求，要创造出丰富多彩的意境，给人们以享受。自 1973 年世界上发生了第一次能源危机以来，国际上对照明节能的逐渐重视起来，并提出了“绿色照明”理念，在发展绿色照明工程的过程中照明控制起了非常重要的作用，这也在很大程度上促进了照明控制技术的发展。因此，本课题就是利用高性价比、安全可靠运用广泛的 can 总线控制网络与照明设备构成 can 网络智能照明控制系统。因涉及到相关总线技术，所以先介绍一下其内容。1.2 现场总线的技术特点和现状(1)系统开放性好(2)具有互可操作性与互用性 (3)使现场设备具有智能化和功

19、能自治性 (4)系统结构的高度分散性 (5)对现场环境的强适应性 (6)系统成本低、性能高 在 20 世纪 80 年代中期，德、法等欧洲国家的一些大公司相继推出了自己的现场总线产品，同时制定了自己相应的标准。自 20 世纪 90 年代后，现场总线技术得到了迅猛的发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面，全世界发展起来的现场总线已达数十种。但通过实际应用后，这些现场总线产品的优缺点也日渐明显。这几种现场总线技术已逐渐具有影响力，并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。 can 局域控制网是目前运用最广泛的现场总线之一，它是一种多主总线，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信

20、息，而不分主从，节广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计2点之间有优先级之分，因而通信方式灵活；can 可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播等几种方式传送和接收数据；can 采用非破坏性位仲裁技术，优先级发送，可以大大节省总线冲突仲裁时间，在重负荷下表现出良好的性能。最早运用于汽车工业，随着 can 总线技术的不断发展，其运用领域也得到不断的扩展，如今，在机器人、数控技术、自动化仪表、航空工业等领域，都能看见 can 的影子。1.3 课题的提出及意义自 1973 年世界上发生了第一次能源危机以来，国际上对照明节能的逐渐重视起来，并提出了“绿色照明”理念，在

21、发展绿色照明工程的过程中照明控制起了非常重要的作用，这也在很大程度上促进了照明控制技术的发展。传统的照明控制技术在照明的控制方式上以手动为主，仅能实现简单的开关控制与调光控制。利用设置在灯具回路的电气参数（电压、电流、频率等） ，实现调光控制。这种传统的的照明控制方式，功能简单，布线复杂远不能满足当今社会发展的要求。随着计算机技术、网络通讯技术、微电子技术、现场总线技术等的发展，利用现场总线智能节点将照明设备构成局域控制网络，形成网络化控制必将成为智能照明控制的发展趋势。正因为这样研究现场总线与照明控制相结合的技术，必将是未来发展的需要，因此，有必要研究照明控制在现场总线上的应用。然而，can

22、 总线又是现场总线的杰出代表之一，因此研究 can 总线对照明的控制有其重大的意义。这不仅促进了智能照明控制技术的发展，也拓宽了现场总线的应用领域。还能实现“绿色照明” ，节约能源。考虑到照明控制技术和现场总线技术的结合构成智能网络照明控制系统是未来的发展趋势，因此我们有必要研究基于现场总线局域网络的智能照明控制技术，本课题正是基于此而提出的基于 can 总线的智能照明控制系统设计。本课题主要任务是研究 can 总线在智能照明设备控制系统中的应用，并且开发出三个智能 can 总线节点，并利用这三个节点，搭建 can 总线局域网络，实现了远距离多节点的照明控制方案，设计中采用一个主控节点，两个从

23、节点，通过主控节点，控制两从节点上的两盏照明灯，照明灯通过 ac220v 供电，并制作了继电器控制模块，实现强电弱电的隔离。并通过长距离（20 米左右） 、多节点联网控制测试，几乎满足实际照明控制系统的所有要求，具有重大的实际应用意义。广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计32 系统设计2.1 设计要求 本题目要求设计一个基于 can 总线的智能照明控制系统。设计中采用主从节点的网络设计方案，通过主节点对各个从节点的照明灯进行实时监控。系统要求设计一个主节点，多个从节点，并模拟应用现场，进行试验研究。主节点具有实时监控各个从节点照明灯开关时间、状态等的功能。在

24、主节点上，主节点可以随时设置所有从节点开关灯时间及状态，从节点也可以随时设置本节点灯设备的开关情况。并且，无论是在哪里改变了照明灯设备的开关状态或剩余时间，都能实时的更新主从节点上的显示。此外，本系统还具有离线检测，通讯指示，运行指示等功能。当某从节点设备人为的从总线上卸下或由于总线局部断开而造成的节点离线，都能在主节点监控界面上实时显示。另外，系统具有通信故障指示，当与主节点相连的总线断开时，主节点将作出相应的通信异常指示。2.2 总体设计方案2.2.1 设计思路本设计是一个基于 can 总线的现场测控网络。设计中采用主从式总线型网络结构，实现主从节点的信息交流。并且采用 can 总线的双验

25、收滤波技术，以保证同时支持 can总线的点对点通信和广播通信方式，为节点间的正确通信打下良好基础。系统工作流程如下：首先，在主节点利用触摸屏输入各从节点灯控制信息，点击确定后，先依次将各个从节点的设置信息，以点对点的方式发送给各个从节点，紧接着用广播方式将一个启动灯信号发送给所有的从节点，以保证同时启动所有从节点灯设备。当从节点设备接收到灯设置信息和确定信号后，从节点将接收到的信息进行解包翻译，并产生照明灯开关控制信号和定时器控制信号以控制灯设备。在正常运行模式(非设置模式)下，主节点通过不断向各个从节点发送数据请求帧，从节点只有接收到目标地址为自己节点号的数据请求帧，才会将本节点灯设备的开关

26、状态和剩余时间发送给主节点进行更新显示，从而实现主节点对从节点的实时监控。当从节点将自身的灯控制信息更改后，由于主节点不断的向从节点请求数据，故，各从节点的灯信息也能在主节点上动态更新。对于离线检测功能的实现，主节点在规定的时间内，检查各个从节点是否发送过数据给主节点，如果没有发送过数据，则认为该从节点已经断开了总线的连接即节点离线。否则，从节点在线。在运行指示功能中，当主节点主程序停止运行则指示运行不正常。具体实现如下，首先定义一个全局变量 workcount，在主节点主程序的 while工作循环中自加，当 while 循环执行一次，则该变量增加 1，当该变量能达到某设定阈广西科技大学(筹)

27、毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计4值则取反运行指示灯状态并清零 workcount 后重新自加计数，这样当主程序还在运行，则运行指示灯就一直在闪烁。2.2.2 方案论证与比较考虑到实际因素的制约，所以不可能考虑高成本以及在实验室难以制作的设备，由于照明设备所处的环境差异较大，有些环境较为恶劣，在降低成本的同时还要保证数据通信的可靠性，所以在选择器件时就应优先考虑上述因素。2.2.2.1 主控制器对于从节点单片机的选择，我们采用比较常用的 stc89 系列单片机，如stc89c52。选用该型单片机的原因：（1）从节点的功能比较单一，程序量不大，采用该型单片机无须扩展程序存储

28、器。（2）起数据采集和输出控制作用的智能从节点的数据都会及时发送出去，需要的本地存储器容量也不大，采用该型单片机无须扩展数据存储器；（3）选用该类型单片机，可以采用由德国的 keil 公司生产的，在代码生成方面处于世界领先地位 keil 软件开发工具，该开发工具比较容易获得，具有友好的界面，我们也比较熟悉。它内部具有兼容于 mcs-51 的头文件，编程方便，开发周期短，开发效率高。故，我们选用 stc89c52 单片机作为从节点主控制器。（4）stc89 系列单片机具有较丰富的中断和计数器资源；指令与 mcs51 兼容，在软件编写上比较方便。比较后选择 stc89c52 单片机作为智能从节点主

29、控制器芯片。对于主节点，由于要保存和处理多个节点灯设备的数据，需要较大的 ram 容量，而为了建立友好的人机界面，还需要彩屏、触摸屏、sd 卡、串口、蜂鸣器、can 接口电路等外设，程序较为庞大，需要的 rom 较大，另外，主节点需要处理大量的数据，需要较快的运算速度，数据处理中常常要用到乘法运算，为了提高数据运算能力，需要硬件乘法器的支持。然而通常的 stc89c52 单片机运算速度较慢，ram 和 rom 都较小，内部无集成硬件乘法器和 can 控制器等。因此，不选用 stc89c52 单片机作为主节点的主控制器。由于 lpc2119arm 系列微处理器运行速度较快，内部有 16kram

30、和 128k 的flash 存储器能满足主节点的存储器要求，并且 lpc2119 内部集成有硬件乘法器和 can控制器，选用该处理器作为主节点的住控制器，可以提高可靠性并降低制作成本，此外，lpc2119 处理器功耗较低，采用 3.3v 和 1.8v 供电就可以了，耗电较少。故，主节点采用 nxp 公司生产的 lpc2119 微处理器作为主控制器。2.2.2.2 can 控制器选择选择哪种 can 控制器将对整个系统的成本产生较大的影响。目前市场上 can 控制器分为单片机（或 dsp）内嵌式和独立式二大类。广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计5(1)主节点

31、 can 控制器选择由于主节点选用 lpc2119 处理器，其内部集成有 can 控制器，故主节点无需再选有独立 can 控制器。(2)从节点 can 控制器选择考虑到从节点控制任务简单，为降低成本选用常用的 stc89c52 作为主控制器，其内部无集成的 can 控制器，故选用独立的 can 控制器芯片。在这里我们采用 philips公司的独立式 can 控制器 sja1000，目前在国内市场上最热门，它与单片机的接口简单，访问 sja1000 就像访问单片机的外部 ram 一样，操作简单，方便。而且 sja1000 还是一款支持 can2.0b 协议的 can 控制器芯片，并且其价格也不高

32、，其可采用直列式封装，制作简单。因此，我们选择 sja1000 作为从节点的 can 控制器。2.2.2.3 can 收发器对于 can 收发器，只有 pca82c250 最为适合了，尽管有 tja1050，pca82c252,cf15,si9200 但是 pca82c250 在市场应用多，相关的设计较多，因此选择 pca82c250 作为can 收发器。2.2.2.4 can 通信电缆为了提高 can 总线通信可靠性和抗干扰能力，我们采用双绞线作为 can 总线通信电缆，双绞线通过双绞，减少自身对外界的电磁波辐射，同时也提高了外部电磁波辐射的抗干扰能力，另外，当平行对线传输高频信号时由于两线

33、之间存在的电容作用，引起信号相位相对滞后，当平行线对双绞时，就会在线对形成电容的同时形成一个串联的电感，以抵消电容的影响，从而提高通信可靠性。2.2.3 系统结构框图本系统主要采用主从式总线型网络结构。该网络结构具有结构简单、布线容易、成本低、编程容易等优点。系统中由 can 主节点、多个 can 从节点、执行机构和灯设备等构成。在主节点上可以设置或监视所有从节点的灯设备的开关灯状态及剩余时间。从节点也可以自行设置本节点灯的状态情况。网络中可以实现点对点的通信方式以及广播发送方式，以确保帧信息的正确达到。具体系统总体结构框图，如图 2.1 所示：广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总

34、线的智能照明控制系统设计6can_lcan_h120120can1(从节点)can2(从节点)cann(从节点)can0(主节点)照明灯 1照明灯 2照明灯 n图 2.1 系统总体结构框图智能通信节点主要由单片机处理器、can 总线控制器和相应的输入输出设备三部分组成。首先主节点将带有照明控制信号的控制信息通过 can 总线网络发送到特定的从节点，从节点接收到控制信息后，经过适当的处理，按主节点控制要求产生特定的照明控制信号，以控制相应的照明设备。从而实现对照明设备的定时开、关控制。以此同时，从节点不断的对相应照明灯的开关状态、当前剩余时间等数据进行采集，并通过 can 网络发送给主节点显示，

35、以实现对各照明设备的实时监控。另外，照明灯的控制信号可以在照明设备现场的从节点上设置，也可以在控制室里的主节点上设置。无论是在哪里改变了照明设备的控制信号，都能实时的刷新主、从节点上的显示状态。从而使系统控制灵活、方便。广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计73 硬件设计3.1 系统硬件结构系统硬件结构主要包括主节点硬件电路结构和从节点硬件电路结构以及继电器模块等。主节点由 lpc2119arm7 处理器、tft 彩色触摸屏、串口、sd 卡、can 总线驱动电路、蜂鸣器、jtag 接口、独立式键盘、电源电路等模块组成。主节点硬件结构图如图3.1 所示。lpc2

36、119触摸屏输入tft彩色液晶屏电路can控制器pca82c250 can总线驱动电路sd卡接口电路uart串口电路jtag调试接口电路can_hcan_l图 3.1 主节点硬件结构从节点由 stc89c52 单片机、lcm1602 液晶模块、串口、独立式键盘、sja1000can 控制器电路、can 总线驱动电路、继电器控制电路等模块组成。从节点硬件结构图如图 3.1 所示。stc89c52sja1000 can控制器接口电路pca82c250can驱动电路键盘输入电路lcd1602液晶接口电路继电器控制电路220v照明设备can_hcan_luart串口电路图 3.2 从节点硬件结构广西科

37、技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计83.2 系统单元电路设计3.2.1 主节点单元电路设计3.2.1.1 arm7 最小系统设计lpc2119 最小系统电路主要由 lpc2119arm7 处理器、时钟振荡电路、复位电路组成。时钟振荡电路采用内给定方式，外接 11.0592mhz 晶振与两个 22pf 的起振电容，外接晶振与处理器内部的反相器构成振荡电路产生振荡时钟，经 pll 锁相环锁相倍频（或旁路 pll）后为 cpu 提供工作时钟。复位电路采用阻容式复位电路，由于 lpc2119 微处理器的有效复位信号为低电平，故电容与地连接，电容另一端与复位端口相连，以保

38、证复位端口为高电平，以处在正常工作模式。lpc2119 最小系统电路原理图如图 3.3 所示。图 3.3 lpc2119 最小系统电路原理图广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计93.2.1.2 tft 彩屏电路设计tft 彩屏电路包括彩屏模块电路(可移动部分)和控制器与彩屏模块之间的接口电路。其中，彩屏模块电路主要由 tft 液晶电路、触摸屏电路、背光灯电路组成。触摸屏采用 4 线电阻式触摸屏，触摸屏控制器采用的是具有 12 位 a/d 转换精度的 xpt2046 芯片。tft 液晶模块电路原理图如图 3.4 所示rst31cs7rs8wr9rd10db01

39、db12db23db34db422db535db636db737db823db924db1025db1126db1227db1328db1429db1530vcc6vcc33vci32gnd5gnd34leda16ledk117ledk218ledk319ledk420x+12y+13x-14y-15nc11nc21lcd2tft2.4vcc1x+2y+3x-4y-5gnd6in37in48vref9vcc10penirq11dout12busy13din14cs15clk16u9xpt2046lcd_cslcd_rstlcd_d2lcd_d4lcd_d6lcd_d8lcd_d10lcd_d1

40、2lcd_d14lcd_d16lcd_d3lcd_d5lcd_d15lcd_d13lcd_d11lcd_d9lcd_d7lcd_d1lcd_rslcd_wrlcd_rdgndvcc3.3vcc3.310rr1910rr2010rr2110rr22y-y+x-x+y-x-y+x+q2s8050gnd1kr18t_clkt_cst_mosit_misot_pen100kr240.1ufc29gndgnd10rr230.1ufc280.1ufc27gndt_vddt_vddbl_ctrim00rr250rr260rr270rr28vcc3.3gndbl_vddledaledaim0lcd_cs1lc

41、d_rs2lcd_rw3lcd_rd4lcd_rst5db16db27db38db49db510db611db712db813db1014db1115db1216db1317db1418db1519db1620db1721gnd22bl23vdd3.324vdd3.325gnd26gnd27bl_vdd28miso29mosi30t_pen31mo32t_cs33t_clk34lcd3tftlcd-34plcd_cslcd_rwlcd_rslcd_rdlcd_d2lcd_d4lcd_d3lcd_d6lcd_d5lcd_d7lcd_d8lcd_d9lcd_d11lcd_d10lcd_d12lcd

42、_d13lcd_d14lcd_d15lcd_d16lcd_rstt_clkt_cst_mosit_misot_penvcc3.3gndbl_vddbl_ctrvcc3.3gndgndlcd_d1图 3.4 tft 液晶模块电路原理图tft 液晶模块接口电路原理图是处理器与 tft 液晶模块接口之间的部分电路。其主要由 34pin 双列直插插座和少量电阻电容组成，用于为 tft 液晶模块提供一个插接接口，以使 tft 液晶模块与处理器相连。tft 液晶模块接口电路原理图如图 3.5 所示。lcd_cs1lcd_rs2lcd_rw3lcd_rd4lcd_rst5db16db27db38db49db

43、510db611db712db813db1014db1115db1216db1317db1418db1519db1620db1721gnd22bl23vdd3.324vdd3.325gnd26gnd27bl_vdd28miso29mosi30t_pen31mo32t_cs33t_clk34lcd1tftlcd-34pvcc3.3vcc3.3vcc5gndgndt_misot_mosit_cst_clklcd_cslcd_rslcd_rwlcd_rdnrstlcd_d1lcd_d2lcd_d3lcd_d4lcd_d5lcd_d6lcd_d7lcd_d8lcd_d9lcd_d10lcd_d11lc

44、d_d12lcd_d13lcd_d14lcd_d15lcd_d161kr34k7r2gndt_pengnd0.1ufc100.1ufc160.1ufc130.1ufc9图 3.5 tft 液晶模块接口电路原理图广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计103.2.1.3 sd 卡接口电路设计sd 卡（secure digital memory card）中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(pda)和多媒体播放器等。sd 卡由日本松下、东芝及美国 sandisk 公司于1999

45、年 8 月共同开发研制。大小犹如一张邮票的 sd 记忆卡，重量只有 2 克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。sd 卡具有两种操作模式，分别为 sd 模式和 spi 模式。在这里由于 lpc2119 处理器没有 sd 卡接口且 sd 模式较为复杂，故采用 spi 接口模式操作 sd 卡。当 sd 卡刚刚连接时，默认工作方式是 sd 模式，可以先通过 sd 指令切换至 spi 模式。然后再利用 spi总线的操作方法读写 sd 卡。sd 卡的管脚 cd（cs） 、cmd(mosi)、data0(miso)、clk（sclk）分别于处理器 lpc2119 的 p0

46、.4、p1.17、p1.19、p1.17 相连。利用 io 口模拟 spi 总线操作，读写 sd 卡数据。sd 卡接口电路原理图如图 3.6 所示。1dat2cd/dat323456789cmdgndvddclkgnddat0dat1u4sd_cardvcc3.3sd_cssd_mosisd_clksd_miso图 3.6 sd 卡接口电路原理图3.2.1.4 can 总线电路设计can 总线电路主要包括 can 控制器部分和 can 总线驱动部分。其中 can 控制器部分主要集成在 lpc2119arm 处理器内部，在这里不做它的硬件介绍。在这里主要详细介绍can 总线驱动电路。在本设计中采

47、用由 nxp 公司生产的应用最为广泛的 can 总线收发器 pca82c250，它主要应用于汽车中高速领域，支持 iso-11898 标准。pca82c250 是 can 控制器和物理总线间的接口，它提供对总线的差动发送与接收能力，增大通信距离，提高系统瞬间抗干扰能力，保护总线，降低射频干扰等。其内部具有限流电路，可防止发送输出级对电源、地或负载短路。虽然短路出现时的功耗增加，但不至使输出级损坏。若结温超过大约 160，则两个发送器输出端极限电流将减少，由于发送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的温升。器件的所有其他部分将继续工作。pca82c250 采用双线差分驱动，有助于抑制在恶劣电气环境

48、下的瞬变干扰。pca82c250 具有以下特性：符合 iso-11898 标准。广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计11高速率（最高可达 1mbps） ；保护总线能力，具有抗汽车环境下的瞬间干扰；采用斜率控制（slope control） ，降低射频干扰（rfi） ；差分接收器，抗宽范围的共模干扰，抗电磁干扰(emi)；过热保护；总线与电源及地之间的短路保护；低电流待机模式。未上电节点对总线无影响；总线至少可以连接 110 个节点。pca82c250 管脚图如图 3.7 所示，管脚功能描述如表 3.1 所示。表 3.1 pca82c250 管脚符号管脚功能描

49、述txd1发送数据输入gnd2地vcc3电源电压rxd4接收数据输出vref5参考电压输出canh6低电平 can 电压输入/输出canl7高电平 can 电压输入/输出rs8斜率电阻输入 图 3.7 pca82c250 管脚图can 总线驱动电路主要由 can 总线收发器 pca82c250、收发指示电路、终端电阻等部分组成。p3 跳线短接时在 can_h 与 can_l 之间接入了 120 欧终端电阻，可以由用户选择是否接入终端电阻。p4 为 can 总线接口，连接外部总线。发光二极管 d7、d8 用于指示 can 总线收发，r15 为斜率电阻，可以通过改变 r15 的阻值来改变发送器晶体

50、管的上升和下降斜率，以降低射频 rfi 干扰。can 总线驱动电路如图 3.8 所示txd1gnd2vcc3rxd4rs8canh7canl6vref5广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计12txd1gnd2vcc3rxd4vref5canl6canh7rs8u882c250vcc5canhcanlvcc512p4header 2canhcanl12p3header 2canhcanl120r1030pfc2630pfc235r145r1347kr15a1k2d7a1k2d8can_rcan_t1kr110.1ufc221kr12图 3.8 can 总线驱动

51、电路3.2.1.5 蜂鸣器及 isp 下载选择电路设计蜂鸣器电路由 s8550 三极管、蜂鸣器、电阻组成。三极管主要是用作电子开关，用于控制蜂鸣器是否有电流流过。s8550 三极管（pnp）基极通过一个 2k 的限流电阻连接到 lpc2119 处理器的 p0.2 口。当处理器 p0.2 输出低电平时，三极管导通，电流从蜂鸣器 1 管脚流过蜂鸣器，再从三极管发射极流到集电极（地） ，因此蜂鸣器蜂鸣。当处理器 p0.2 口输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器无电流流过，停止蜂鸣。蜂鸣驱动电路如图 3.9 所示。另外，lpc2119 有三种编程方式：使用 jatg 仿真/调试器，通过 jatg 接口下载

52、程序。使用系统编程技术(即 isp),通过 uart0 接口下载程序。使用在应用编程技术(即 iap)，使用这种方式，可以实现用户程序运行时对 flash 进行擦除或编程。在本设计中采用系统编程技术(即 isp)。在系统刚上电时，系统会首先检查处理器 p0.14 管脚是否为低电平，若是则进入 isp 编程模式，开始下载程序。若不是则程序开始从0000h 地址开始执行。因此设计一个跳线帽 jp1 供用户下载程序使用。isp 下载模式选择电路如图 3.10 所示。c1b2e3q1pnp11112222ls1buzzergndvcc5beer2kr17 jp1ispgndvcc3.3p0.14_dc

53、d110kr16图 3.9 蜂鸣器驱动电路 图 3.10 isp 下载模式选择电路广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计133.2.1.6 键盘电路设计在本设计中采用独立键盘，独立式键盘无论是在硬件还是软件的设计上都是相对简单的。由于本设计要求的按键数量不多，采用独立式键盘较为合理。该键盘电路较为简单，主要由按键和上拉电阻组成。在按键尚未按下的情况下，处理器检测到其输入的是高电平，当按键按下后，输入为低电平，处理器就是通过检测其输入的是高电平还是低电平来判断按键是否按下的。当然，在程序中还要进行消抖、识键、译键等操作。键盘电路原理图如图 3.11 所示。gnd

54、vcc3.3key1key2key3key410kr510kr610kr710kr8s3s4s5s6图 3.11 键盘电路原理图3.2.1.7 电源电路设计在本系统中由于需要使用到+5v、+3.3v、+1.8v 电源，故在此设计中包括三个电源模块，另外再增加一个电源指示部分。首先，将外部电源适配器输出的直流 9v 电压经过开关 s1 和二极管 d1 输入系统，通过稳压器 lm7805 稳压成+5v 直流电。再将+5v 直流源分别输入到稳压器 ams1117-3.3 和 ams1117-1.8 分别稳压输出+3.3v 和+1.8v 电源为处理器等供电。其中，二极管 d1 用于防止电源反接损坏系统

55、，发光二极管 d2 用于供电指示。系统电源电路原理图如图 3.12 所示。广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计14+9va1k2d2123654s1sw dip-31kr1t1s3r2j1phonejack3d1in12out3gndu2lm7805gnd100ufc5vcc5+9v100ufc60.1ufc70.1ufc8vin3out21gndu1ams1117-3.3v10ufc30.1ufc1vcc5vcc3.3gnd0.1ufc210ufc4vin3out21gndu3ams1117-1.8vvcc5vcc1.8gnd10ufc1410ufc150

56、.1ufc120.1ufc11图 3.12 电源电路原理图3.2.1.8 串口通信电路设计串口通信电路主要采用由 sipex 公司生产的 sp3232eea 芯片和少量的电容构成，主要是用于程序的烧写以及在开发程序中用于程序的调试。sp3232eea 用于实现 ttl 电平与 rs232 电平的转换，只要在它的外部接上几个简单的电容就够成了通信电路。串口通信电路原理图如图 3.13 所示。vcc16v+2v-6gnd15t1in11r1out12r1in13t1out14c1-3c2+4c2-5c1+1t2out7r2in8r2out9t2in10u7max3232gndgnd12345678

57、91110j2uart0gndp0.0_txd0p0.1_rxd00.1ufc200.1ufc210.1ufc240.1ufc25gndvcc3.3图 3.13 串口通信电路原理图3.2.2 从节点单元电路设计3.2.2.1 单片机最小系统设计从节点主控制器采用的是 stc89c52 单片机，它含有 128 字节数据存储器，内置8k 的电可擦除 flash rom，可重复编程，大小能满足 can 总线照明控制系统智能从节广西科技大学(筹)毕业设计论文 基于 can 总线的智能照明控制系统设计15点的软件设计要求。其最小系统电路原理图如图 3.14 所示。该单片机最小系统主要包括复位电路、时钟振

58、荡电路、外部接口等。下面将详细讲解上述各个部分。gndad0ad1ad2ad3ad4ad5ad6ad7alerdwrint1int0p10p11p12p13p14p15p16p17p21p22p24p25p26p20+5v+5vp30p3130pfc430pfc6s1122xtalrstcancs10ufc2vcc40p0.039p0.138p0.237p0.336p0.435p0.534p0.633p0.732ea(-)/vpp31ale/prog(-)30psen(-)29p2.728p1.01xtal118wr(-)/p3.616rd(-)/p3.717t1/p3.515t0/p3.41

59、4int0(-)/p3.212int1(-)/p3.313txd/p3.111p1.78rxd/p3.010rst/vpd9p2.627p2.526p2.425p2.324p2.223p2.122p2.021xtal219vss20p1.12p1.23p1.34p1.56p1.67p1.45u2单单单89c5210kr4图 3 .14 stc89c52 最小系统电路原理图复位电路：在本设计中采用硬件比较简单的容阻式复位电路。该电路具有上电复位与按键复位功能。其电路结构如图 3.14 所示，在单片机上电之前，电容 c2 上下两端的电位都为 0v,故电容电压 uc2=0v;在上电后，电容 c2 上

60、端电位为+5v,由于电容上的电压不能突变，故仍为 uc2=0v；所以，电容 c2 下端电位为+5v，此时，复位端 rst为高电平，单片机开始复位。由于复位端与 gnd 之间跨接了 1 个 10k 电阻，故有电流流过 r4，最后 rst 管脚变为低电平，单片机恢复正常工作模式。按键复位时，当 s1 闭合后，电容 c2 旁路掉，复位端 rst 为高电平，单片机复位，按键 s1 松开后，rst 为低电平，单片机又回到了正常工作模式。时钟振荡电路：stc89c52 单片机时钟电路有两种方式。由单片机外部的独立振荡电路产生的时钟信号，通过单片机 xtal1 管脚输入，再经 12 分频后，给单片机提供工作