來源：PLC&FA   作者：郭鐵橋 李增志

1  引言

智能照明系統(tǒng)在智能辦公大廈、現(xiàn)代化建筑中的研究運(yùn)用較多，而對于教學(xué)樓的研究運(yùn)用卻很少，導(dǎo)致傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)目前仍被廣泛使用，其基本結(jié)構(gòu)是動(dòng)力線根據(jù)設(shè)備控制需求進(jìn)行分線，用手動(dòng)開關(guān)直接控制電源，不存在控制信息流的概念。本文探討基于CAN/LIN總線的智能照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的集中管理，降低系統(tǒng)的管理費(fèi)用。采用可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器恒照度控制，充分利用日光，真正實(shí)現(xiàn)了合理節(jié)能，為學(xué)生營造舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境;燈具軟啟動(dòng)，延長使用壽命，減少了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

CAN網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network)是一種架構(gòu)開放、廣播式的新一代網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。CAN推出之初是用于汽車內(nèi)部測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。能夠以較低的成本、較高的實(shí)時(shí)處理能力在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠地工作^[1]。LIN 總線是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能。在不需要類似CAN的高端汽車總線的帶寬和多功能的場合，使用 LIN總線可以大大節(jié)省成本。在LIN實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中，通常將模擬信號(hào)量用數(shù)字信號(hào)量替換，這將使總線性能得到優(yōu)化。因此，CAN/LIN總線很快由最初的汽車行業(yè)擴(kuò)展到工業(yè)控制領(lǐng)域^[2]。

2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)干線采用CAN總線，支線采用LIN總線。CAN總線具有很高的可靠性，高速、長距離傳輸，開發(fā)系統(tǒng)廉價(jià)，其特有的多主傳送方式，可以使各個(gè)分機(jī)(節(jié)點(diǎn))根據(jù)需要自主發(fā)送數(shù)據(jù)，無需主機(jī)不停地輪詢，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量，傳輸效能高。CAN總線的上述性能都已固化在CAN總線處理芯片之中，使用極為方便^[3]。LIN總線基于通用UART接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件，網(wǎng)絡(luò)采用極少的信號(hào)線(一根12V信號(hào)總線和一個(gè)無固定時(shí)間基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)同步時(shí)鐘線)，設(shè)備硬件成本低^[2]。

數(shù)字化可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器智能照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能^[4]:

 (1)分散控制:將控制功能分散給系統(tǒng)每一個(gè)子控制器;

(2)全自動(dòng)調(diào)光:使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài),系統(tǒng)可設(shè)定若干個(gè)狀態(tài)，這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)切換,并將照度自動(dòng)調(diào)整至最佳的工作水平。

(3)在每個(gè)控制終端面板上均可觀察到本單元燈的亮滅狀態(tài);

(4)自鎖:若停電,來電后所有的燈均保持熄滅狀態(tài);

(5)自動(dòng)控制與人為干預(yù)相結(jié)合，現(xiàn)場設(shè)置開關(guān),方便操作;

(6)可在監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)對整個(gè)照明系統(tǒng)的監(jiān)測管理;

2.1  硬件設(shè)計(jì)^[5]
CAN/LIN總線控制系統(tǒng)示意參見圖1:

圖1     CAN/LIN總線控制示意圖

(1) 系統(tǒng)單元:PC機(jī)(帶CAN接口卡)、系統(tǒng)電源、每層樓的子監(jiān)控單元(51單片機(jī)8LPC902)、各教室終端控制器(51單片機(jī)8LPC902)。PC 機(jī)作為主控制器，向各個(gè)子單元發(fā)布和接受信息，對整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并負(fù)責(zé)恒照度控制的邏輯運(yùn)算。子監(jiān)控單元主要負(fù)責(zé)通訊轉(zhuǎn)接，在其與CAN總線接口處加CAN/LIN總線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
(2) 輸入單元:單／雙／四鍵開關(guān)、室外／室內(nèi)紅外線感應(yīng)器、照度傳感器、光電感應(yīng)器、輔助輸入單元，它們均作為教室控制器的的信號(hào)源，LIN總線上的終端控制器地址編號(hào)通過撥碼開關(guān)設(shè)定，其主要負(fù)責(zé)信號(hào)采集和存儲(chǔ)及響應(yīng)總線要求發(fā)布信息，同時(shí)，對采集的信號(hào)進(jìn)行簡單的判斷，以決定各輸出單元的工作狀態(tài)。終端控制單片機(jī)采用LIN收發(fā)器來接受發(fā)布信號(hào)，內(nèi)部信號(hào)采集采用循環(huán)掃描，時(shí)實(shí)更新的方法。
(3) 輸出單元:單／雙／四／十二路等繼電器、四／八路調(diào)光器、四路模擬輸出單元。
(4) 教學(xué)樓樓道作為一個(gè)終端子單元開對待，利用紅外線傳感器作為輸入，調(diào)用主控機(jī)最近一次照度計(jì)算值來判斷，不單獨(dú)安裝照度傳感器。

2.2  軟件設(shè)計(jì)
LIN總線上單片機(jī)的控制程序框圖(圖2所示):

來源：PLC&FA   作者：郭鐵橋 李增志