智能路燈節(jié)能控制器

PAGEPAGEII智能路燈節(jié)能控制器摘要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對道路照明的節(jié)能和舒適性需求也不斷增強。智能路燈節(jié)能控制器是針對在城市照明上所存在的的能源消耗而設(shè)計出的新型節(jié)能控制器。將是集穩(wěn)壓控制、軟起動功能、自動起停、智能調(diào)壓控制于一體的路燈控制裝置。晶閘管功率變換單元和智能控制系統(tǒng)相結(jié)合是該控制裝置的主要特點，利用可變電抗器隔離高壓和低壓，將電抗器的一次繞組(高壓)與路燈相串聯(lián)，在電抗器中增加二次繞組(低壓)，將二次繞組與晶閘管和具有模糊控制算法的控制系統(tǒng)相聯(lián)，通過改變其低壓繞組上的電壓來控制高壓繞組上電壓的變化，從而達到改變路燈端電壓的效果，以實現(xiàn)路燈的軟起動和調(diào)壓節(jié)能。關(guān)鍵詞：智能路燈；節(jié)能；控制器；設(shè)計

目錄摘要 I1.緒論 11.1課題研究的背景 11.2課題研究的目的及意義 11.3課題研究的主要內(nèi)容 12.路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 22.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 22.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析 32.3系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計 53.系統(tǒng)硬件設(shè)計 63.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 63.2控制器的設(shè)計以及基本外圍電路 73.2.1控制器最小控制系統(tǒng) 73.2.2串行通信接口設(shè)計 83.2.3A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路 93.2.4開關(guān)量輸入/輸出電路 113.3功率變換單元與觸發(fā)電路系統(tǒng)設(shè)計 123.3.1功率變換單元 123.3.2觸發(fā)電路 133.4外圍功能模塊設(shè)計 143.4.1CAN總線模塊設(shè)計 143.4.2人機交互模塊設(shè)計 153.4.3電源電路設(shè)計 163.4.4軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 184.智能化照明控制綜合策略 22結(jié)語 23參考文獻 23致謝 24PAGE21緒論1.1課題研究的背景城市路燈的功能日益突出。眾所周知，城市公用路燈對美化城市、改善投資環(huán)境、推動社會經(jīng)濟發(fā)展和保障人民生活安全及道路交通安全等方面起著不容忽視的重要作用。特別是改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的逐步發(fā)展，城市道路建設(shè)的發(fā)展速度的逐步提高，社會和人民群眾對亮燈率和城市形象要求越來越高。因此，對作為城市建設(shè)中不可缺少的城市道路照明和管理也就提出了更高的要求。為了適應(yīng)這一發(fā)展的需要，提高城市道路照明的管理水平，就必須加快城市道路照明的科技進步和現(xiàn)代化建設(shè)進程，用現(xiàn)代化的路燈監(jiān)控系統(tǒng)來替代原來較為落后、繁瑣的路燈運行方式，將有限的人力和機構(gòu)節(jié)約下來，得以發(fā)揮其應(yīng)有的作用，創(chuàng)造更好的社會效益和更多的經(jīng)濟效益。1.2課題研究的目的及意義本文研究的智能路燈節(jié)能控制器是在路燈的啟停和運行過程中,通過不同的照明控制策略來調(diào)節(jié)路燈的端電壓,控制路燈的照明亮度,從而改變了路燈在不同時段的耗電量,改善了功率因素,達到了節(jié)約電能的目的。路燈是我國經(jīng)濟發(fā)展和國家建設(shè)中必需的用電設(shè)備，它在我國的整體用電量中所占比例巨大，如果通過節(jié)能裝置對其進行有效控制，就能夠降低電力損耗，達到節(jié)約能源，降低生產(chǎn)安裝成本，有助于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。1.3課題研究的主要內(nèi)容本文對基于模糊控制算法的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的研制進行了深入分析和研究。在以可變電抗器變換機理的基礎(chǔ)上，討論了智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計方案，介紹了該裝置的系統(tǒng)設(shè)計、工作原理，詳細分析了以AT89S52單片機和專用鎮(zhèn)流芯片IR21592為主控單元的硬件電路和CAN總線的通信模塊設(shè)計，針對路燈端電壓的控制進行了軟件設(shè)計，采用了時間控制，環(huán)境參數(shù)控制以及手動控制相結(jié)合的控制策略。2路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計目前，常用調(diào)光方法有:(1)可變電阻調(diào)光法;(2)調(diào)壓器調(diào)光法;(3)脈沖占空比調(diào)光法;(4)脈沖調(diào)頻調(diào)光法;(5)調(diào)節(jié)高頻逆變器供電電壓調(diào)節(jié)法等「12]a調(diào)光按照使用的控制方法可以分為模擬調(diào)光(模擬1-lOV調(diào)光)與數(shù)字調(diào)光(數(shù)控調(diào)光)兩大類?？刂品秶笮〉膶崿F(xiàn)方法又可以分為現(xiàn)場總線控制和計算機網(wǎng)絡(luò)調(diào)光控制兩大類。照明控制系統(tǒng)可以分為以下幾類::1點燈控制型2.區(qū)域控制型3.網(wǎng)絡(luò)控制型.4.節(jié)能控制型.目前，路燈系統(tǒng)一般采用鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光的鎮(zhèn)流器工作原理圖如圖2-1和2-2所示:圖2-1模擬調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖早期的燈光控制使用0-lOV的模擬量來代表亮度0%-100%，而每一回路以一條信號線(共用公共線)來處理。.而回路越多代表連線數(shù)越多，傳送距離越遠信號壓降問題也就越嚴重。圖2-2數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器由IR21592可調(diào)光控制集成電路和微處理集成電路等組成，可以接收人工指令，遙控指令以及由程序設(shè)定的定時，開關(guān)燈等控制指令。2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析該系統(tǒng)由照明管理中心平臺、照明區(qū)域控制器和智能節(jié)點組成。照明管理中心平臺負責(zé)整個系統(tǒng)的集中管理，包括進行遠程實時控制、系統(tǒng)運行信息采集和監(jiān)測。照明區(qū)域控制器負責(zé)所轄路段的智能化照明控制、解析執(zhí)行管理中心指令和采集上報運行數(shù)據(jù)。智能節(jié)點負責(zé)單個路燈的控制和狀態(tài)檢測。照明區(qū)域控制器和照明管理中心之間采用GSM/GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸，智能節(jié)點和照明區(qū)域控制器之間采用電力線載波通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示虛框內(nèi)的智能控制系統(tǒng)是本論文研究的重點。圖2-3路燈節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該節(jié)能方法是通過智能控制器對功率單元進行控制，進而操控可變電抗變換器來改變路燈的輸出電壓，通過改變路燈的光照來實現(xiàn)節(jié)能。此方法利用了人眼在夜晚行進時對光照要求不敏感的特點改變了路燈的端電壓，在不同的時段根據(jù)實際要求獲得相應(yīng)的照度，實現(xiàn)路燈亮度的智能化調(diào)節(jié)。其功率單元原理圖如下圖2-4所示:圖2-4功率單元原理圖其基本思想是:將可變電抗變換器的一次繞組直接與路燈負載相接，在變換器中增加二次線圈，將二次線圈與功率變換器以及智能控制器連接。通過智能控制器與電力電子功率變換單元來控制可變電抗器的二次繞組，達到改變可變電抗變換器一次阻抗的目的，進而改變路燈的輸入電壓，使路燈既可實現(xiàn)軟起動又可以對其進行調(diào)節(jié)。其智能控制器控制流程圖如圖2-5所示。圖2-5智能控制器流程圖其工作過程為:首先，通過對光照信號的采集，由智能控制器判斷路燈照明系統(tǒng)是否需要開啟，如需要運行則由功率單元來完成路燈的軟啟動(一般情況下是由數(shù)十、甚至上百盞路燈組成一條街道的照明系統(tǒng))。路燈打開后，根據(jù)路面安裝的聲學(xué)傳感器采集到的路面車流量與行人流量所發(fā)出的聲信號由智能控制器來發(fā)出控制信息，通過功率變換單元來控制可變電抗變換器來決定路燈輸出電壓的大小，如果實時車輛與行人的流量較大，即需要路燈的照度較高，系統(tǒng)根據(jù)需求自動調(diào)高路燈的輸出電壓;如果實時車輛與行人的流量較小，即路燈的照度不需要很高，系統(tǒng)就會自動降低路燈的輸出電壓。智能控制器作為整套系統(tǒng)的核心部分其控制方式選取的為模糊控制算法，采集的外部信號通過放大、轉(zhuǎn)換后輸入到控制器的微處理器中，這里我們采集的信號為光信號與聲音信號兩種，其中光信號用來控制整套系統(tǒng)的啟停，而聲音信號則用來實時反映外部環(huán)境的要求，通過模糊控制的方式將采集的數(shù)據(jù)進行處理比對，選取最優(yōu)化的控制信號加以輸出。2.3系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計如下圖2-6所示:圖2-6智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計本課題的研究重點是智能控制器。智能控制器在路燈中的控制作用是根據(jù)外界路面變化的聲音和光線的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成我們可以測量的電流電壓信號，進行智能控制算法運算，通過功率變換單元控制可變電抗器的電抗，從而調(diào)節(jié)路燈的明亮程度以達到節(jié)能的目的。所以，智能控制器要包括如下幾個基本功能:起動電量信號的檢測、智能控制算法運算、功率變換單元控制、開關(guān)器件控制。并且微處理器在數(shù)控照明調(diào)光控制中，要使用專用的電子鎮(zhèn)流器來對路燈進行控制，另外，作為一個完備的電氣控制系統(tǒng)，還應(yīng)具有友好的人機交互界面、現(xiàn)場總線通信等功能。微處理器系統(tǒng)負責(zé)控制各模塊工作，進行智能控制算法運算，數(shù)據(jù)采集，觸發(fā)板控制信號輸出，開關(guān)量輸入輸出，接入現(xiàn)場總線與工控機等設(shè)備通信等。路燈軟啟動信號，包括電壓、電流信號通過信號檢測調(diào)理轉(zhuǎn)換成標準信號，輸入微處理器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進行運算。微處理器的運算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號后送至功率變換單元作為給定信號，功率變換單元按照給定信號改變晶閘管的導(dǎo)通情況，晶閘管導(dǎo)通情況不同直接決定了可變電抗器二次線圈的電壓或電流變化，從而使電抗器一次側(cè)電抗值發(fā)生變化(即可變電抗起電抗變化)，進而改變路燈兩端的輸入電壓。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件主要是由聲音傳感器、光敏傳感器、運算放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、單片機、觸發(fā)電路等組成。光信號通過光電傳感器，轉(zhuǎn)變成電信號，電信號經(jīng)過放大后，送給開頭電路，作為路燈的的開關(guān)。聲音信號通過聲音傳感器變成電壓信號，電壓信號再經(jīng)過放大器送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器就可以把前面送來的電壓信號轉(zhuǎn)換成，頻率脈沖信號，根據(jù)聲音大小的不同，就可以得到不同的頻率脈沖數(shù)據(jù)，從而也就可以判別聲音的大小。將轉(zhuǎn)變成頻率信號的聲音數(shù)據(jù)送到單片機，單片機通過一系列的計算，就可以得到控制信號，然后將數(shù)據(jù)輸出到LED顯示以及送到D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成摸擬信號，送給觸發(fā)器，最后由觸發(fā)器驅(qū)動功率單元，也就是被控對象。使被控對象的兩端電壓可以分時段得到相應(yīng)的電壓，其系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下圖3-1所示:圖3-1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計圖智能控制系統(tǒng)硬件主要由聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、信號變送器、微處理器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等組成。硬件系統(tǒng)的工作原理為:光信號通過光電傳感器轉(zhuǎn)變成模擬信號，經(jīng)變送器輸入至A/D轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。噪聲信號通過噪聲傳感器轉(zhuǎn)變成電信號，通過模糊控制算法實時處理人車流量信息，動態(tài)調(diào)節(jié)燈光強弱度，實現(xiàn)節(jié)能控制?，F(xiàn)場控制設(shè)備功能的實現(xiàn)是軟硬件的結(jié)合。為了實現(xiàn)上述功能，照明區(qū)域控制器在硬件上應(yīng)該具備以下模塊，主要包括電源模塊、微處理器及其外圍電路、外部存儲器、RS232接口、電力控制模塊(接觸器驅(qū)動控制和狀態(tài)檢測)、電能計量模塊、人機交互接口和指示電路還有專用鎮(zhèn)流芯片部分。照明區(qū)域控制器的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2照明區(qū)域控制器硬件結(jié)構(gòu)電力控制模塊主要完成路燈線路的送/斷電控制和線路狀態(tài)檢測功能，同時為了保證在遠程控制失效的特殊情況下，可以切換到手動控制方式進行人工控制，還增設(shè)了手動控制/自動控制切換按鈕。電力控制模塊是傳統(tǒng)照明控制器的核心部分，其控制信號由微處理器給定，反饋控制結(jié)果返回給主處理器。電能計量模塊是遠程抄表子系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其采集內(nèi)容包括:線路的電壓、電流、用電量、累計用電量、功率因數(shù)，以及欠電壓和過電壓檢測結(jié)果。其中電流和功率信息還被用作電纜狀態(tài)監(jiān)測的輔助信息。3.2控制器的設(shè)計以及基本外圍電路3.2.1控制器最小控制系統(tǒng)AT89S52是一種低功耗、高性能的含有8K字節(jié)快閃可編徹擦除只讀存儲器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與AT89S52指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復(fù)編程。AT89S52單片機及其外圍電路設(shè)計圖如下圖3-3所示:圖3-3AT89S52單片機最小系統(tǒng)3.2.2串行通信接口設(shè)計串行通信是數(shù)據(jù)通信的主要方式之一。由于其連線少、成本低，再加上有調(diào)制解調(diào)功能因而特別適合于距離較遠而且通信點較多的場合。AT89S52中的串行口是一個全雙工的異步串行通信接口，可以同時進行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在微型計算機中一般都有1-2個標準RS-232C串行通信口，利用這些串行口實現(xiàn)PC機與單片機串行數(shù)據(jù)通信，具體的接線如圖3-18所示，MAX2332通過一個DB-9型連接器與計算機的COM口連接，通過插座J1與單片機相連。其串行通信短路原理圖如下圖3-4所示:圖3-4串口通信電路原理圖根據(jù)時鐘控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的方式，串行通信分為同步通信和異步通信兩種。同步通信與異步通信比較，具有傳輸數(shù)據(jù)速度快的優(yōu)點，但使用較多的連接線，如果有錯則成批的數(shù)據(jù)將報廢。而異步通信傳輸數(shù)據(jù)速度較慢，但使用較少的連接線，若一次串行數(shù)據(jù)的過程中，出現(xiàn)錯誤，僅僅影響一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。在微機測控系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的傳輸常采用異步通信方式。因此本控制器也采用異步通信方式。串行口狀態(tài)控制寄存器SCON是一個按照位定義的8位寄存器，由它控制串行通信的方式選擇、數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，指示串行口的狀態(tài)。寄存器SCON既可以字節(jié)尋址也可以位尋址，其格式如表3-1所示:表3-1狀態(tài)控制寄存器的位地址和位功能各位的功能如下:SMO,SMl是串行口工作方式選擇位，共有0^'3共四種工作方式。此處選擇工作方式laSM2多機通信控制位，主要用于方式2和方式30REN允許接收控制位，只有REN=1時才允許接收數(shù)據(jù)，相當于串行接收的開關(guān)。TB8和RB8只有在方式2和方式3中使用。TI發(fā)送中斷標志，TI置位意味著向CPU提供“發(fā)送緩沖器己空的”的信息，CPU可以準備發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。串行口發(fā)送中斷后，TI不會自動清0，必須由軟件清OoRI為接收中斷標志，在接收到一幀有效數(shù)據(jù)后由硬件置位。RI=1表示一幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束，并己裝入接收SBUF中，要求CPU響應(yīng)中斷，取走數(shù)據(jù)。RI也必須由軟件清0，解除中斷申請，并準備接收下一幀數(shù)據(jù)。3.2.3A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計中采用的是美國TI公司生產(chǎn)的12位串行AlD轉(zhuǎn)換器TLC2543。TLC2543是CMOS、12位開關(guān)電容逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它有三個輸入端和一個三態(tài)輸出端:片選(CS)、輸入瑜出時鐘(I/OCLK)、地址輸入(ADDRESS)和數(shù)據(jù)輸出(DATAOUT)。這樣通過一個直接的四線接口與主處理器通信。片內(nèi)含有14通道多路選擇器可以選擇11個輸入中的任何一個或三個內(nèi)部自測試電壓中的一個。片內(nèi)設(shè)有自動采樣保持電路。系統(tǒng)時鐘由片內(nèi)產(chǎn)生并與I/OCLK同步。片內(nèi)轉(zhuǎn)換器設(shè)計使器件具有高速((l0us轉(zhuǎn)換時間)、高精度(12位分辨率、最大士1LSB線性誤差)和低噪聲的特點。在本系統(tǒng)中，為了防止工業(yè)現(xiàn)場的干擾，采用了光電隔離電路切斷了處理器與模擬量輸入通道(包括傳感器、信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路)之間的電氣聯(lián)系。如圖3-5所示，設(shè)計中使用光電棍合器6N137對TLC2543和單片機之間的線路進行光電隔離，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。圖3-5A/D轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計中，需要由微處理器系統(tǒng)提供控制信號給功率變換單元，該信號為0-10V直流電壓信號。為了把控制信號由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成符合觸發(fā)控制模塊需要的模擬電壓信號，設(shè)計了D/A轉(zhuǎn)換電路，如圖3-6所示。圖3-6D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖電路中使用D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615進行D/A轉(zhuǎn)換[}zl},TLC5615是一個串行10為DAC芯片，性能優(yōu)于早期電流性輸出的DAC。只需要通過3跟串行總線就可以完成10位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標準的微處理器或微控制器接口。3.2.4開關(guān)量輸入/輸出電路(1)開關(guān)量輸入電路開關(guān)量輸入電路主要用于接受各設(shè)備狀態(tài)信號和工作人員的操作命令，包括:起動、原理圖如圖警報接觸、故障報警、開關(guān)和斷路器的反饋信號等。開關(guān)量輸入電路3-7所示。圖3-7開關(guān)量輸入電路原理圖開關(guān)量輸入電源由+24V直流電源提供。輸入的開關(guān)量IN1通過光禍TLP521隔離后由DI端輸送到微處理器，微處理器根據(jù)輸入開關(guān)量進行相應(yīng)的操作。圖中R35為限流電阻，取值為。(2)開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸出信號主要用于控制微型繼電器，微型繼電器用于控制指示燈、蜂鳴器和中間繼電器的狀態(tài)，以完成對應(yīng)開關(guān)設(shè)備的動作。開關(guān)量輸出電路原理圖如圖3-8所示。圖3-8開關(guān)量輸出電路原理圖電路中的I/O并不足以直接驅(qū)動繼電器，因此需要經(jīng)過驅(qū)動電路進行轉(zhuǎn)換，使輸出的驅(qū)動電壓、電流能夠適應(yīng)繼電器的要求。還需要解決在負載動作時，對電源的干擾以及斷開電流時線圈電感在線圈兩端產(chǎn)生的極高的感應(yīng)電壓等問題。所以，設(shè)計使用了光電禍合器TLP521進行了光電隔離，輸出信號通過控制三級管的開關(guān)來控制繼電器的狀態(tài)。同時，在繼電器線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，使繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管流過，從而使三極管得到保護。在繼電器的觸點加入阻容消弧電路，用以消除繼電器觸點斷開使產(chǎn)生的電弧。3.3功率變換單元與觸發(fā)電路系統(tǒng)設(shè)計3.3.1功率變換單元智能型路燈節(jié)電器功率單元主要是由晶閘管組成，其功能是通過控制其導(dǎo)通角來達到改變路燈端電壓的目的。本系統(tǒng)的主電路采用了一個由六只晶閘管組成的全控整流橋。用可控整流器件實現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換，則稱之為可控整流，此時，輸出電壓的大小可通過可控硅的觸發(fā)角a控制;采用全控整流，即橋臂上的整流元件均采用可控硅。其功率單元如圖3-9示:圖3-9功率單元目前在各種整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其原理圖如圖所示，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管(VT1,VT2,VT3,VTS)稱為共陰極組;陽極連接在一起的3個晶閘管(VT4,TS,VT2)稱為共陽極;此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，晶閘管的道通順序為VTl-VT2-VT3-VT4-VTS-VT6。3.3.2觸發(fā)電路本方案的觸發(fā)電路用一個頻率脈沖控制，設(shè)置的值為臨界值，當頻率脈沖超過這一臨界值時，電路接通。3.4外圍功能模塊設(shè)計3.4.1CAN總線模塊設(shè)計圖3-10SJA1000電路原理圖CAN通信電路主要由三部分構(gòu)成:獨立CAN通信控制器SJA1000,CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電禍合器6N137。SJA1000的AD0-AD7連接到單片機的P0口，CS連接到P2.7口，SJA1000的RD,WR,ALE分別與單片機的對應(yīng)引腳相連，INT與單片機的外部中斷引腳相連，單片機可以通過中斷方式訪問SJAl000oSJA1000與單片機連接電路原理圖如圖3-11所示。圖3-11單片機與CAN總線接口示意圖6N137光電隔離和82C250電路原理圖如上圖所示。為了增強CAN總線電路的抗干擾能力，SJA1000的TXO和RXO并不直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光禍6N137后與82C250相連，這樣就實現(xiàn)了總線上各節(jié)點間的電氣隔離。光禍兩側(cè)的隔離電源使用隔離電源模塊BO505實現(xiàn)。82C250與CAN總線的接口部分也采取了一定的安全和抗干擾措施，82C250的CANH和CANL引腳各自通過1個SSZ的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護82C250免受過流的沖擊，CANH和CANL與地之間并聯(lián)了2個30pF的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的作用，另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個保護二極管，當CAN總線有較高的負電壓時，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。82C250的Rs腳上與地之間的電阻RS稱為斜率電阻，它的取值決定了系統(tǒng)處于高速工作方式還是斜率控制方式，把該引腳直接與地相連，系統(tǒng)將處于高速工作方式，在這種方式下，為避免射頻千擾，建議使用屏蔽電纜作總線;而在波特率較低，總線較短時，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取決于1}的阻值，實驗數(shù)據(jù)表明15-200K為Rs的較理想的取值范圍，在這種方式下，可以使用平行線或雙絞線作總線。總線兩端接有兩個120的電阻，對于匹配總線阻抗起著相當重要的作用，忽略掉它們，會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾及可靠性大大降低，甚至無法通信。3.4.2人機交互模塊設(shè)計液晶顯示器(LCD)具有體積小、外形薄、重量輕、耗能小、工作電壓低、無輻射，特別是視域?qū)挕@示信息量大等優(yōu)點。液晶顯示器已被廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表、電子顯示裝置等場合，成為測量結(jié)果顯示和人機對話的重要工具。液晶顯示器按功能分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點陣式LCD不僅能顯示字符，還可以顯示漢字及各種圖形，并且可實現(xiàn)屏幕的上下左右滾動顯示，反轉(zhuǎn)顯示以及顯示閃爍等功能，用途十分廣泛。本設(shè)計的人機交互模塊采用NS19264C型點陣式LCD，實現(xiàn)了路面噪聲信息的顯示。該液晶模塊使用三片KS0108B作為列驅(qū)動器，同時使用一片KS0107B作為行驅(qū)動器。液晶模塊提供兩個片選端CSA和CSB供微處理器選通三片KS0108B實現(xiàn)192X64的點陣顯示。液晶模塊采用直接方式連接到單片機的數(shù)據(jù)總線上，單片機的WR和RD信號通過與非門組合為液晶模塊的使能信號E}z}}。單片機和液晶模塊的連接電路圖如圖3-12。圖3-12單片機與液晶模塊連接電路原理圖3.4.3電源電路設(shè)計電源電路目的:給控制電路及其它電路提供電源。信號調(diào)理電路中的運算放大器需要++12V直流供電，A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543需要+SV直流供電。微處理器等芯片均使用+SV直流，D/A轉(zhuǎn)換電路中的運算放大器需要++12V直流供電。這兩部分電路工作電流較小，對于各直流電壓提供最大1A電流即可滿足要求。+5V電壓也是利用三端穩(wěn)壓集成電路得到的，是7805芯片。其用法和317差別不大，如圖3-13示，7805的一端是電源的輸入端，2端是輸出端，3端是接地端。圖3-137805三端穩(wěn)壓電源+12V提供給微處理器與D/A轉(zhuǎn)換電路。其中D/A轉(zhuǎn)換電路因為AT89S52單片機及各芯片均需要+5V直流電壓，所以使用了LM2575-5開關(guān)穩(wěn)壓集成電路完成+12V/+5V的電壓轉(zhuǎn)換。LM2575-5的+SV輸出電路原理圖如圖3-14所示。圖3-14LM2575+12V轉(zhuǎn)換成+SV電路3.4.4軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計OTOR=1;TR1=1;/*開啟計數(shù)器和定時器*/i=0；if（ilog=1）/檢查標志位flog*/{TR1=0;/*關(guān)計數(shù)器*/A=(TH1*256+TL1)+C*65536;/*讀計數(shù)值*/if（I<10){A[i]=A;i++;flog=0;}/*是否讀了10次計數(shù)值*/’/*沒有則復(fù)標志位*//*返回繼續(xù)，內(nèi)循環(huán)*/else/*如果讀了10次計數(shù)值*/{for(j=0;j<10;j++)S=A[j]+s;/*將10次計數(shù)值相加*/S=S/10;/*取平均值*/Out0/*通過查表法模糊控制輸出*/{R3=0;if（S>=20)R1=220;elsei(S>=15)R1=200;elseR1=200;}/*查表輸出，并且提供輸出匯編程序的接口*//*用匯編的形式串行輸出*/#pragmaASMDAC:MOVP1,#OFCH;SCLK=0,DIN=0,CS=1NOP;CLRP1.2;在SCLK=0時，CS變低MOVA,R1高8位送給AMOVR3，#08H;傳送8次LCALLCUSO;傳送高8位MOVA,R0MOVR3，#04HLCALLCUSO;傳送低4位SETBP1.2;CS=1,將16位移位寄存器中的10位有效數(shù)據(jù)鎖存于10位DAC寄存器中RET;CUSO:；傳送子程序LOOP:RLCAMOVP1.1，CNOPSETBP1.0NOPCLRP1.0MOVR4，A；暫存于R4中MOVA，R3DECAMOVR3，A;次數(shù)減1MOVA,R4JNZLOOPRET#pragmaENDASMFor(dtime=1；dtime<4000000000;dtime++){S=0;}/*軟延遲*/}/*endelse*/}/*endif*/}/*endfor*/}/*endmian*/(