基于CAN總線的LED路燈控制器設計

陳會鴿　任鳳娟

摘要：針對城市路燈照明系統(tǒng)的發(fā)展現狀，設計了一款基于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。重點分析了幾個關鍵的硬件電路，并且給出了軟件設計的方案，經過系統(tǒng)測試，達到了設計的要求，具有實際的應用價值。

關鍵詞：CAN總線；路燈控制；主控板

中圖分類號：TB

文獻標識碼：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發(fā)展觀，構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擔。目前在路燈照明系統(tǒng)中應用最廣泛的是鈉燈，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，為了更好地服務社會，根據實際需求，自主研發(fā)設計出了一款基于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，現結合CAN總線的理論知識，考慮設計一款基于CAN總線的LED路燈控制器。本次設計在滿足系統(tǒng)實際應用需求的基礎上，考慮盡量降低控制器的成本，因此該設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，可以根據主控板發(fā)來的信息，自動控制80W的LED路燈的開關和進行亮度調節(jié)。

3硬件電路

根據設計要求，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。分控板根據主控板下傳的控制信息通過XL6005自動控制LED路燈的開關或進行亮度調節(jié)。

SIM900A是SIMCom推出新款緊湊型產品，它屬于雙頻GSM/GPRS模塊。SIM900A采用工業(yè)標準接口，工作頻率為GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的傳輸。本次設計采用串行口通信，采用AT指令控制。SIM900A供電范圍為3.3～4.7V，設計采用LM2596可調版本供電。

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，它用于移動目標和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網絡控制（CAN）。它是獨立CAN控制器82C200的替代產品，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。它主要是實現電平轉換。

4軟件設計

軟件設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，主控制將根據設置選擇定時開關路燈或根據亮度信息控制路燈的開關和自動調節(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結語

通過所設計的系統(tǒng)硬件和軟件方案，本系統(tǒng)能夠實現基于CAN總線的LED路燈控制。在現有供電系統(tǒng)的基礎上能夠提供供電的穩(wěn)定性和節(jié)約能源，并且所設計的系統(tǒng)能夠適應復雜的環(huán)境，比如說煤礦、化工廠等。但是在系統(tǒng)設計的過程中，還有需要改進的地方，比如：在進行PCB板子設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。

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