現(xiàn)場(chǎng)總線在停車(chē)場(chǎng)燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1、現(xiàn)場(chǎng)總線在停車(chē)場(chǎng)燈光控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 50932班 張章 2021532131. 前言 隨著社會(huì)生活方式的不斷變化，科技的不斷進(jìn)步，人們要求更加人性化、智能化的生活條件。不用事必躬親，盡可能地讓智能系統(tǒng)代替手工方式，來(lái)進(jìn)行有效的管理和執(zhí)行。當(dāng)前越來(lái)越復(fù)雜的交通狀況，如行路難、停車(chē)難等問(wèn)題大大降低了城市的工作和生活效率，迫使我們尋找一個(gè)能夠方便解決問(wèn)題的方法。智能化的停車(chē)場(chǎng)便在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生了。智能停車(chē)場(chǎng)的產(chǎn)生不但標(biāo)準(zhǔn)了城市交通管理和車(chē)輛管理水平，擴(kuò)充了城市的容量，在平安防范方面也有巨大的保障，同時(shí)還能方便的和其他智能系統(tǒng)接口如智能大廈、智能小區(qū)等，組成更完善的物流及設(shè)備管理系統(tǒng)。 2.智

2、能停車(chē)場(chǎng)通訊現(xiàn)狀 目前停車(chē)場(chǎng)的智能化程度不一，管理也缺乏有序性，設(shè)施之間也通用性也較差，造成系統(tǒng)集成商和用戶(hù)的設(shè)備選型品種較少，實(shí)現(xiàn)的功能不全，系統(tǒng)特點(diǎn)不鮮明等缺乏。按智能停車(chē)場(chǎng)的通訊方式分析，早期的一局部廠商采用了串行的RS-485總線或RS-232總線作為設(shè)備之間的通訊方式；同時(shí)，有一局部先進(jìn)的廠商已經(jīng)采用了CAN-bus總線或以太網(wǎng)Ethernet作為網(wǎng)絡(luò)通訊方式。 采用RS-232方式通訊的停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)有非常大的局限性，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作，中央處理器的負(fù)擔(dān)較大，不便于系統(tǒng)擴(kuò)充，可通訊距離非常短，不適于遠(yuǎn)程操作；而且，系統(tǒng)本錢(qián)較高。采用RS-485總線的系統(tǒng)在整體性能上好于RS-232的系

3、統(tǒng)，因其是總線形式，方便擴(kuò)充，但是隨著停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)智能化程度要求越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，總線的節(jié)點(diǎn)越來(lái)越多的情況下，RS-485的總線效率低、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、后期維護(hù)本錢(qián)高、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節(jié)點(diǎn)少、應(yīng)用不靈活等缺乏和缺陷逐漸表達(dá)出來(lái)；智能停車(chē)場(chǎng)的系統(tǒng)擴(kuò)展也受到RS-485本身的制約，越來(lái)越不能適應(yīng)大中型智能停車(chē)場(chǎng)的控制需要。 先進(jìn)的的CAN-bus總線通訊系統(tǒng)是智能停車(chē)場(chǎng)的主流開(kāi)展方向。使用這種工業(yè)級(jí)的通訊方式，可以保證通訊數(shù)據(jù)的可靠性、實(shí)時(shí)性；并且，實(shí)際建設(shè)中，CAN-bus總線本錢(qián)和RS-485方式本錢(qián)大體相當(dāng)，甚至，在較大型的停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)中，C

4、AN總線的整體本錢(qián)還略低于RS-485系統(tǒng)。由于CAN 總線容錯(cuò)性能好，可以大大降低后期的維護(hù)、維修、擴(kuò)充本錢(qián)。但是，目前的智能停車(chē)場(chǎng)多數(shù)采用了CAN-bus總線和RS-232、RS-485通訊混合使用的方式，在一定程度上會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不平衡，限制了CAN-bus總線發(fā)揮最大限度的性能優(yōu)勢(shì)。下面將以CAN-bus總線組建的停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)和管理系統(tǒng)為例，介紹一整套的智能停車(chē)場(chǎng)改良方案，從而表達(dá)出CAN-bus總線的整體優(yōu)勢(shì)。文檔來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)搜索 CAN(Controller達(dá)式Area Network-控制器局域網(wǎng))是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有可靠性高、本錢(qián)低、配置靈活、數(shù)據(jù)

5、傳輸距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸速率快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。目前大局部的地下停車(chē)場(chǎng)都需要大量的照明設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期照明，采用傳統(tǒng)的連續(xù)照明方式或聲控照明方式很難實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制，且會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。國(guó)外雖然有類(lèi)似的燈光智能控制系統(tǒng)，但價(jià)格很高，限制了它的廣泛應(yīng)用。本文提出了一種基于CAN總線技術(shù)開(kāi)發(fā)的分布式停車(chē)場(chǎng)燈光智能控制系統(tǒng)，能夠解決停車(chē)場(chǎng)內(nèi)照明智能控制問(wèn)題，降低停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的布線復(fù)雜度，減少安裝費(fèi)用并大大延長(zhǎng)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)照明設(shè)備的使用壽命，具有良好的應(yīng)用前景。 3. 分布式停車(chē)場(chǎng)燈光智能控制系統(tǒng)的根本原理該智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由上位機(jī)、CAN適配器、控

6、制節(jié)點(diǎn)包括出入口控制節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)等局部構(gòu)成，各節(jié)點(diǎn)間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。當(dāng)有車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，可以根據(jù)車(chē)牌號(hào)決定該車(chē)入庫(kù)時(shí)的行車(chē)路線及車(chē)位，根據(jù)預(yù)定的行車(chē)路線，選擇相應(yīng)的照明控制方案。各現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)檢測(cè)各通道入口是否有車(chē)輛經(jīng)過(guò)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)往車(chē)輛時(shí)，控制器翻開(kāi)車(chē)輛附近相關(guān)的照明回路，同時(shí)通過(guò)CAN總線向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)布消息；其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的消息以及事先預(yù)定的控制方案翻開(kāi)有關(guān)的照明回路。在出入口的控制節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示各個(gè)照明回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。同時(shí)出入口節(jié)點(diǎn)也可根據(jù)需要進(jìn)行手工控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)每一個(gè)回路的開(kāi)關(guān)控制，以應(yīng)付一些緊急事件。為了讓系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的使用環(huán)境，同時(shí)能

7、夠根據(jù)用戶(hù)的需要隨時(shí)改變照明方案，該系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程技術(shù)，可由上位機(jī)通過(guò)CAN總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制方案下載到各控制節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)照明方案的現(xiàn)場(chǎng)編輯、現(xiàn)場(chǎng)修改及現(xiàn)場(chǎng)下載。系統(tǒng)中CAN適配器的作用是將CAN總線上的命令通過(guò)串口或USB口傳給上位機(jī)，也可以將上位機(jī)的命令轉(zhuǎn)換成CAN命令發(fā)送給系統(tǒng)中的其它節(jié)點(diǎn)。 資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 控制節(jié)點(diǎn)按功能可以劃分為不同的類(lèi)型，但是其根本的結(jié)構(gòu)相同?？刂乒?jié)點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要由微控制器、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、外部存儲(chǔ)器、串行接口、電源局部等組成。微控制器采用PHILIPS公司的P87C591，P87C591是一個(gè)單片8位高性能微

8、控制器，具有片內(nèi)CAN控制器，它采用了80C51指令集并成功的包括了Philips半導(dǎo)體SJA1000CAN控制器的Pelican功能(該模式支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議)，同時(shí)該微控制器具有內(nèi)置看門(mén)狗，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器為16K字節(jié)。采用該控制器可以大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)并節(jié)省應(yīng)用空間。外部存儲(chǔ)器的作用是存儲(chǔ)從上位機(jī)下載下來(lái)的控制方案。外部存儲(chǔ)器采用RAMTRON公司的FM25640。該芯片采用鐵電存儲(chǔ)技術(shù)，具有高速非易失的特性，采用SPI接口連接，容量是64K位。該芯片用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間的控制方案，同時(shí)也可以當(dāng)作系統(tǒng)的緩沖區(qū)。繼電器接口用于連接控制節(jié)點(diǎn)與照明回路，通過(guò)該接口控制節(jié)點(diǎn)可以控制照明

9、設(shè)備的開(kāi)關(guān)。串行接口電路采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口芯片MAX202，使用該接口可以使節(jié)點(diǎn)在無(wú)需連接網(wǎng)絡(luò)的情況下也可以進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間互連關(guān)系的上傳和下載，同時(shí)也可以當(dāng)作調(diào)試的接口。8位撥碼開(kāi)關(guān)用于設(shè)定節(jié)點(diǎn)的邏輯地址，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)這個(gè)邏輯地址進(jìn)行相互識(shí)別。個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 上位機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)管理軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：1) 系統(tǒng)控制方案的新建、修改、保存：用戶(hù)可以通過(guò)管理軟件建立并修改控制方案，或者將控制方案以文件形式保存，以備以后使用。2) 系統(tǒng)控制方案的上傳、下載：管理軟件可以將網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的所存儲(chǔ)的控制方案上傳到上位機(jī)，也可以將控制方案

10、通過(guò)CAN總線下載到各個(gè)節(jié)點(diǎn)中去。3) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各個(gè)回路的狀態(tài)：系統(tǒng)通過(guò)CAN接口卡可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CAN總線上傳送的各種命令，并可以在上位機(jī)上顯示出各個(gè)回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。4) 控制系統(tǒng)各回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)：用戶(hù)可以通過(guò)管理軟件向系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令，控制系統(tǒng)中任意回路的開(kāi)關(guān)。上位機(jī)管理軟件采用組態(tài)技術(shù)和圖形化編輯界面，用戶(hù)可以通過(guò)組態(tài)方式或者通過(guò)表格方式建立、修改控制方案。管理軟件也通過(guò)圖形方式實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中各個(gè)回路的狀態(tài)的。 4.2 控制節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)4.2.1 控制節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)功能控制節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：1) 系統(tǒng)的初始化：包括串口的初始化、CAN控

11、制器的初始化、定時(shí)器的初始化以及系統(tǒng)主要變量的初始化。2) 外部存儲(chǔ)器資源的分配、管理：包括對(duì)FM25640讀寫(xiě)的根本操作，以及建立在這些操作上的對(duì)節(jié)點(diǎn)控制方案的管理。3) CAN命令的發(fā)送、接收及解釋?zhuān)喊▽?duì)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的CAN命令的接收、識(shí)別、解釋?zhuān)约跋鄳?yīng)的應(yīng)答命令的發(fā)送。4) 串口命令的發(fā)送、接收及解釋?zhuān)喊ù诿畹慕邮?、識(shí)別、解釋?zhuān)约跋鄳?yīng)的應(yīng)答命令的發(fā)送。5) 傳感器信號(hào)的檢測(cè)：包括傳感器組的連續(xù)檢測(cè)，以及檢測(cè)到 信號(hào)時(shí)所進(jìn)行的相應(yīng)處理。 6) 照明回路的控制。7) 定時(shí)器的管理。4.2.2控制節(jié)點(diǎn)軟件工作流程控制節(jié)點(diǎn)的

12、程序采用C51設(shè)計(jì)，這樣可以大大簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。控制節(jié)點(diǎn)的主程序框圖如圖3所示。文檔來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)搜索在系統(tǒng)初始化后，程序循環(huán)查詢(xún)傳感器接口、串口和CAN接口。當(dāng)檢測(cè)到傳感器有信號(hào)輸出時(shí)，程序在翻開(kāi)附近的照明回路的同時(shí)也通過(guò)CAN總線向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送該傳感器的信息。其余的控制節(jié)點(diǎn)一旦接收到該信息，便會(huì)查詢(xún)存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中的控制方案信息，然后翻開(kāi)與該傳感器相關(guān)聯(lián)的照明回路，從而實(shí)現(xiàn)控制方案指定的照明方式?？刂乒?jié)點(diǎn)的CAN中斷程序的框圖如圖4所示。當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到一條CAN幀，中斷處理程序讀出該命令，并置CAN命令接收標(biāo)志，等待命令處理子程序的處理。為了方便控制節(jié)點(diǎn)的安裝與調(diào)試，在主程序中特別參加了

13、串口處理程序。使用者可以通過(guò)發(fā)送串口命令測(cè)試控制節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)功能，也可以通過(guò)串口上傳、下載控制方案。4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)可編程功能的實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)可編程功能，每一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該存儲(chǔ)本節(jié)點(diǎn)的照明回路與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的傳感器的邏輯關(guān)系表。邏輯關(guān)系表的結(jié)構(gòu)如下： 照明回路 傳感器 12345671000101020100000310 00010上表表示節(jié)點(diǎn)的各個(gè)照明回路與系統(tǒng)中某一節(jié)點(diǎn)的的傳感器包括本節(jié)點(diǎn)的互連關(guān)系。如果表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)值為1，那么表示對(duì)應(yīng)的照明回路與傳感器相關(guān)聯(lián)，一旦傳感器有信號(hào)，相關(guān)的照明回路就會(huì)被翻開(kāi)。關(guān)系表中的各項(xiàng)的值可以隨時(shí)改變，并通過(guò)上位機(jī)或串口重新下載到存儲(chǔ)器中。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有N個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中將會(huì)存儲(chǔ)N-1張關(guān)系表，對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中的其余N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)。一旦某一節(jié)點(diǎn)在CA