陳會鴿　任鳳娟

摘要：針對城市路燈照明系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計了一款基于CAN總線的路燈控制器，它分為主控板和分控板，一個主控板能夠控制50個分控板，它們之間使用CAN總線進行連接。重點分析了幾個關(guān)鍵的硬件電路，并且給出了軟件設(shè)計的方案，經(jīng)過系統(tǒng)測試，達到了設(shè)計的要求，具有實際的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：CAN總線；路燈控制；主控板

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2014）02018902

1引言

能源危機是目前的一個熱議話題，而“節(jié)能減排”是為了貫徹和落實科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建社會主義和諧社會。目前，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，越來越多的城市道路需要照明路燈，據(jù)資料統(tǒng)計，城市公共照明在我國照明耗電中占30%的比例，以平均電價0.65元/kWh計算，一年開支達285億元，成為各地財政部門的一大負(fù)擔(dān)。目前在路燈照明系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的是鈉燈，而LED具有環(huán)保無污染、耗電少、光效高、壽命長等特點，因此，LED路燈將成為道路照明節(jié)能改造的最佳選擇。鑒于目前的LED路燈功能比較單一，為了更好地服務(wù)社會，根據(jù)實際需求，自主研發(fā)設(shè)計出了一款基于CAN總線的LED路燈控制器。

2路燈控制器的原理

由于使用LED作為路燈相比同等照度的傳統(tǒng)路燈具有節(jié)能的優(yōu)點，現(xiàn)結(jié)合CAN總線的理論知識，考慮設(shè)計一款基于CAN總線的LED路燈控制器。本次設(shè)計在滿足系統(tǒng)實際應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，考慮盡量降低控制器的成本，因此該設(shè)計需要滿足以下要求：（1）路燈控制器分為主控板和分控板，一個主控板可以控制50塊分控板，它們之間使用CAN總線連接；（2）主控板采用AC220V供電，其自帶亮度傳感器，輸入按鍵和顯示以及GPRS短信模塊，可以根據(jù)亮度信息、按鍵信息和短信信息自動或手動給分控板發(fā)出控制信息；（3）每個分控板控制一盞路燈，其采用AC220V供電，可以根據(jù)主控板發(fā)來的信息，自動控制80W的LED路燈的開關(guān)和進行亮度調(diào)節(jié)。

3硬件電路

根據(jù)設(shè)計要求，路燈控制器的系統(tǒng)框圖如圖1所示。路燈控制器分為主控板和分控板。主控板以ATC89C52單片機為控制核心，以12864液晶屏作為顯示；主控板的控制信息通過SJA1000獨立CAN控制器和82C250獨立CAN收發(fā)器傳遞給分控板。分控板根據(jù)主控板下傳的控制信息通過XL6005自動控制LED路燈的開關(guān)或進行亮度調(diào)節(jié)。

SIM900A是SIMCom推出新款緊湊型產(chǎn)品，它屬于雙頻GSM/GPRS模塊。SIM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，工作頻率為GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。本次設(shè)計采用串行口通信，采用AT指令控制。SIM900A供電范圍為3.3～4.7V，設(shè)計采用LM2596可調(diào)版本供電。

3.3CAN通訊模塊

CAN通訊模塊主要由獨立CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器82C250組成。SJA1000是一種獨立的控制器，它用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制（CAN）。它是獨立CAN控制器82C200的替代產(chǎn)品，除了支持Basic CAN模式以外，它還增加了一種新的符合CAN 2.0B規(guī)范的工作模式PeliCAN。其電路如圖4所示。

CAN總線收發(fā)器電路采用的是PAC82C250。PAC82C250是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，該器件對總線提供差動發(fā)送能力并對CAN控制器提供差動接收能力。這是全世界使用最廣泛的CAN收發(fā)器。它主要是實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

4軟件設(shè)計

軟件設(shè)計就是對各個硬件模塊的操作。在此主要分析主控板主程序，其流程圖如圖5所示。主控板主程序的開始是初始化程序，包括對單片機定時器、串行通訊、中斷等的初始化，對SJA1000、12864液晶、SIM900A模塊、DS1302時鐘芯片的初始化，所有初始化完成后后開單片機的總中斷。然后循環(huán)執(zhí)行如下程序：對按鍵的鍵值進行采集，如果有鍵按下，進入鍵值處理程序，處理各種設(shè)置信息；判斷是否處于手動模式，如果處于手動模式，則按手動控制信息控制路燈；如果不是處于手動模式，則判斷是否收到控制短信，如果成功收到控制短信，則按短信的控制信息控制路燈；如果沒有控制短信，則一定是自動模式，主控制將根據(jù)設(shè)置選擇定時開關(guān)路燈或根據(jù)亮度信息控制路燈的開關(guān)和自動調(diào)節(jié)亮度；然后把控制信心通過CAN總線下傳給各個分控器，同時將各類信息顯示在12864液晶屏上。

5結(jié)語

通過所設(shè)計的系統(tǒng)硬件和軟件方案，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于CAN總線的LED路燈控制。在現(xiàn)有供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能夠提供供電的穩(wěn)定性和節(jié)約能源，并且所設(shè)計的系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，比如說煤礦、化工廠等。但是在系統(tǒng)設(shè)計的過程中，還有需要改進的地方，比如：在進行PCB板子設(shè)計時將元器件換成貼裝的來減小PCB的面積、添加上位機系統(tǒng)更加方便操作、進一步的規(guī)范化單片機程序來增加程序的可讀性。

參考文獻

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