一種基於can總線的智能照明控制系統的製作方法

2023-08-04 01:32:56 3

專利名稱：一種基於can總線的智能照明控制系統的製作方法
技術領域：
本發明照明設備技術領域，具體地說是一種基於CAN總線的智能照明控制系統。
背景技術：
早在二十世紀九十年代初國際上就針對節約電能，保護環境的照明系統提出了 "綠色照明"的形象性說法。80年代末期， 一些發達國家如美國、日本、英國、荷蘭等率先開 展了"綠色照明"的推廣工作。 1996年10月由國家經貿委牽頭，國家計委、科技部、建設部、信息產業部、農業部、 國家質量技術監督局、國家國內貿易局、國家電力公司、中國科學院、中國節能投資公司等 十幾個部委和相關機構，共同啟動了"中國綠色照明工程"。"中國綠色照明工程"旨在發展 和推廣高效照明電器產品，節約照明用電，減少環境汙染，滿足人民群眾日益增長的對照明 質量、照明環境和減少環境汙染的需要，建立一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境 的照明系統。 目前，我國照明用電佔建築用電的20_30%，而目前幾家專注於智能照明的電氣公 司所生產的調光產品或場景控制器基本上都是開環控制，當人們進入工作區域，會按照需 要的工作需求來打開所需的光源，調節光源的光輸出，使其達到所期望的照度水平，但一般 調好一個照度水平後，基本不會再根據室內的光線強度來改變，光線很好時更容易忽略去 調節光源的輸出，這樣不僅不會創造良好的、舒適的工作環境，而且還早成了不必要的能源 浪費和經濟損失。另外增加了用電負荷，在增加額外的電力投資的同時，還造成了大量的汙 染，據專家計算，每生產100億千瓦點需耗煤500萬噸，排放的煙塵就要5. 4萬噸，二氧化硫 7. 8萬噸，產生嚴重的酸雨，破壞了生態平衡。

發明內容
本發明的目的就是要解決上述的不足而提供的一種基於CAN總線的智能照明控 制系統。 為實現上述目的，本發明提出一種基於CAN總線的智能照明控制系統，包括CAN總
線接口電路、微處理器、微處理器外圍電路、執行模塊及數據採集模塊，其特徵為所述CAN
總線接口電路、微處理器外圍電路輸入端連接微處理器，微處理器的輸出端連接執行模塊，
微處理器的輸入端連接數據採集模塊，所述CAN總線接口電路輸出端連接PC機。 所述接微處理器採用C0MS工藝製造的8位單片機AT89C52作為核心控制晶片。 所述CAN總線接口電路包括CAN總線控制器、CAN總線收發器。 所述執行模塊由開關控制電路和調光控制電路組成。 所述數據採集模塊由照明檢測模塊和紅外探測器模塊組成。 所述CAN總線接口電路與PC機的連接方式通過一個轉換器與PC機的串行口相連 接或在PC機的擴展槽裡插入一塊網絡適配卡。 本發明的有益效果該系統是一種分布式的智能控制系統，與傳統的照明控制系統相比克服了過多依賴控制者的個人能力、控制相對分散和無法有效管理、其適時性和自 動化程度較低等缺點，同時也實現了自動照明控制方式所不能實現的調光控制。其主要特 點概括如下 (1)照明控制器能夠合理利用自然光，及時調節光源的輸出使照度達到最合適的 水平，並且可以及時關閉無人房間的燈，因此，該照明控制系統在提供舒適的照度環境的同 時，還大大的節約了能源，響應了"中國綠色照明工程"。 (2)該系統是分布式的控制系統，控制器的控制功能進一步下放至最末端的燈具， 其上層管理軟體是對控制的運行起監控與管理，從而提高了系統的可靠性和增加某些輔助 功能，但它不是中央式的控制系統，不會因監控管理系統本身有故障影響整個控制系統的 正常控制。 (3)本系統的突出特點就是CAN總線的應用。因為CAN總線具有實時性好，可靠性 高，配置靈活，抗幹擾能力強等優點。因此將CAN總線技術應用到照明控制系統中可以有效 解決目前燈光控制系統中採用通信網絡如RS-232, RS-485，20mA電流環等所普遍存在通信 距離短，數據傳輸速度慢，誤碼率高，可靠性差等問題。


圖1為本發明的系統結構框架示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，一種基於CAN總線的智能照明控制系統，包括CAN總線接口電路、微 處理器、微處理器外圍電路、執行模塊及數據採集模塊，所述CAN總線接口電路、微處理器 外圍電路輸入端連接微處理器，微處理器的輸出端連接執行模塊，微處理器的輸入端連接 數據採集模塊，所述CAN總線接口電路輸出端連接PC機。所述接微處理器採用COMS工藝 製造的8位單片機AT89C52作為核心控制晶片。所述CAN總線接口電路包括CAN總線控制 器、CAN總線收發器。所述執行模塊由開關控制電路和調光控制電路組成。所述數據採集 模塊由照明檢測模塊和紅外探測器模塊組成。 CAN總線與PC機的連接方式有兩種，其一，通過一個轉換器與PC機的串行口相連 接；其二，在PC機的擴展槽裡插入一塊網絡適配卡。在需交換的數據較大時，往往採用後一 種方法。考慮到系統的擴展性，即可以將整個大樓其他系統，如空調系統，電梯系統，抄表系 統等都掛接到CAN總線上，因此設計中採用了適配卡與PC機連接的方法。
按任務適配卡可以分為兩種類型 ①僅用於CAN總線與上位機交換數據，適配卡只起數據轉發的作用，即只收集CAN 總線上各個節點上的數據，轉發給上位機，並把上位機的命令和數據轉發給各節點。其電路 由CAN通信控制器、CAN物理接口 、 PC總線接口電路，少量的程序存儲器及少量的數據緩衝 存儲器等構成，稱為非智能網絡適配卡。 ②除了上述的數據交換任務外，還要完成對CAN總線上的用戶系統的部分監控、 管理工作，稱為智能適配卡。它可以減輕上位機的部分任務，提高系統的實時性。這種適配 卡需要有CPU、較大的程序存儲器和數據存儲器。 從本系統的需求與性能價格比考慮，決定選用前種非智能網絡適配卡的方法來實現數據在CAN總線的傳輸。CAN通信適配卡已是成形產品，由專業廠家生產，當然，這部分也 可由設計人員自己設計，不過效果未必好，如果沒有特別的應用上的原因採用專業廠商的 產品既節約時間又比較可靠。 本發明中採用北京華控公司生產的HK-CAN20C非智能隔離型CAN總線通訊板，它 是一種將CAN通訊協議與PC機ISA總線標準相連接的非智能CAN插卡，電路由CAN通信 控制器、CAN物理接口 、 PC總線接口電路，少量的程序存儲器及少量的數據緩衝存儲器等構 成，這裡就不詳細說明了。非智能CAN卡可以充分滿足CAN網絡高實時性的要求，通過該卡 可對現場具有CAN通訊接口的儀表和控制設備進行監控。
HK-CAN20通訊卡的性能指標 板上有DC/DC， CAN通訊無需外供電，適用於通用場合。
(1) ISA總線數據寬度8位 ISA總線中斷設定範圍IRQIO， IRQll， IRQ12, IRQ15 CAN網絡通訊最高速率lKbit/s CAN網絡接口控制器PhilipsS孫1000T CAN網絡收發器Philips8 2C250 CAN網絡連接器DB-9，針式 隔離耐壓IOOOVDC HK-CAN20C板功耗(典型值)+5V， 200mA (2)驅動程序名稱定義虛擬設備驅動(VXD):應用於Windows95/98 內核式驅動(SY S):應用於Windows98/NT/2000 DOS驅動程序適用於DOS環境 CAN總線通訊卡的工作原理 從功能上，HKCAN20C非智能隔離型CAN總線通訊板可分為二個部分ISA總線接口
部分和CAN網絡通訊部分。 (l)ISA總線接口部分 ISA總線接口部分是HK-CAN20C板和PC機CPU之間交換數據的橋梁，HK-CAN20C 板和PC機CPU之間的數據交換是通過ISA總線電路實現的。ISA總線數據寬度為8位。
(2) CAN通訊部分 該部分實現了 CAN物理層和數據鏈路層協議，這部分功能受HK-CAN20C板內的控 制電路控制。 與CAN總線通信 本發明中上位機與現場節點的數據交換可藉助CAN卡提供的驅動函數，可在VB下 調用CAN卡本身提供的DLL文件，在VB工程中加入該DLL文件，這樣就可以像調用VB內函 數那樣調用CAN卡的驅動函數，所以很方便的實現與下位的模塊的數據交換。
上位機軟體的編制過程中，實現與CAN總線的通信部分可以直接調用相應的函 數，如上位主機與CAN通信的主要任務對CAN適配卡的初始化、CAN信息包的發送、CAN信 息包的接收等，都有現成的函數可以使用。 對CAN通訊適配卡的初始化主要是初始化適配卡的各個寄存器，設置中斷向量、通信卡的波特率以及中斷屏蔽字等必要的參數，為正常通信做準備。實現CAN信息包的發 送，首先要確定信息包的11位信息標識符，填入幀頭，並在數據域中填入需要發送的數據 信息，通過發送函數發送給所有CAN節點或特定的CAN節點上。而對於使用接收函數所接 收的CAN信息包，亦通過其11位信息標識符，判斷其來源，對數據域的數據進行處理，取得 有效的信息，進行顯示或存儲，並按照控制需要發送控制指令。 上位主機正是通過對CAN驅動函數的不斷調用，發送控制命令或參數設定命令給 現場控制模塊；同時接收來自現場模塊的各項參數數據信息及狀態信息，進行分析處理，然 後按照系統的實際控制需要再給現場模塊發送相應的命令，去很好的控制其工作狀態，使 之滿足現場應用的要求。
權利要求
一種基於CAN總線的智能照明控制系統，包括CAN總線接口電路、微處理器、微處理器外圍電路、執行模塊及數據採集模塊，其特徵為所述CAN總線接口電路、微處理器外圍電路輸入端連接微處理器，微處理器的輸出端連接執行模塊，微處理器的輸入端連接數據採集模塊，所述CAN總線接口電路輸出端連接PC機。
2. 按權利要求1所述的一種基於CAN總線的智能照明控制系統，其特徵為所述接微 處理器採用COMS工藝製造的8位單片機AT89C52作為核心控制晶片。
3. 按權利要求1所述的一種基於CAN總線的智能照明控制系統，其特徵為所述CAN總 線接口電路包括CAN總線控制器、CAN總線收發器。
4. 按權利要求1所述的一種基於CAN總線的智能照明控制系統，其特徵為所述執行 模塊由開關控制電路和調光控制電路組成。
5. 按權利要求1所述的一種基於CAN總線的智能照明控制系統，其特徵為所述數據 採集模塊由照明檢測模塊和紅外探測器模塊組成。
6. 按權利要求1所述的一種基於CAN總線的智能照明控制系統，其特徵為所述CAN總 線接口電路與PC機的連接方式通過一個轉換器與PC機的串行口相連接或在PC機的擴展 槽裡插入一塊網絡適配卡。
全文摘要
本發明涉及照明設備技術領域，具體地說是一種基於CAN總線的智能照明控制系統，所述CAN總線接口電路、微處理器外圍電路輸入端連接微處理器，微處理器的輸出端連接執行模塊，微處理器的輸入端連接數據採集模塊，所述CAN總線接口電路輸出端連接PC機；本發明的有益效果該系統是一種分布式的智能控制系統，與傳統的照明控制系統相比克服了過多依賴控制者的個人能力、控制相對分散和無法有效管理、其適時性和自動化程度較低等缺點，同時也實現了自動照明控制方式所不能實現的調光控制。
文檔編號H05B37/02GK101742780SQ201010023170
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者吳迪, 周博, 楚舒宇, 水名嶽, 王帥 申請人:上海恩濟節能科技有限公司;徐志堅