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1、基于CAN总线的微机灯光控制系统COMPUTER LIGHT CONTROL SYSTEM BASED ON CAN BUSABSTRACT: In order to control lots of lamplight facilities in large studios, gymnasiums, halls of movie, TV and sport, people need to pave a great deal of power cable, control cable. Thus will lead to invest more money and pollute air by
2、electromagnetism. The paper presents computer lamplight control system based on CAN bus to combine compute monitor and Field bus, which forms all distributed computer lamplight control system. This will result in that power circuit of lamp do not pass control room, but is directly introduced in cano
3、py or concave trench. The circuit of lamplight is neat and is expediently fitted and repaired because of the row of loop as the way of generatnix. The system not only control brightness of lamplight, air site of lamp, opening and closing of leaf, but also angle of pitching .the system assumes the fo
4、llowing characteristics; the strong functions, a little money , high reliability, easy to expand. So its application is abroad.Key words: Computer lamplight control system ; Field Bus; PC-841 CAN bus adapter ; MCU 摘要：在影、视、体育界的各种大型演播室、场馆、大厅中有大量需控制的灯光照明设备，为对其进行控制，需附设大量的电力电缆和控制电缆，从而造成了投资成本的增加，空间电磁环境的污染
5、。本文介绍的基于CAN总线的微机灯光控制系统将微机监控技术和现场总线控制技术相结合，构成全分散式微机灯光控制系统，使得照明灯的电力线路不再经过控制室，而直接引入顶棚或马道，使灯回路采用母线方式布线，线路规整，便于安装维修。该系统可以控制灯光的亮度、灯具的空间位置、活页的张合、俯仰角的大小等常规控制需要。其功能强，投资少，可靠性高，便于系统扩展， 有着广阔的应用前景。关键词：微机灯光控制系统；现场总线；PC-841CAN总线适配卡；单片机 1、引言在影、视、体育界的各种大型演播室、场馆、大厅中有大量需控制的灯光照明设备，传统的控制方法需要将被控制的设备用连线引入控制室，这样不仅造成电力电缆附设过
6、多，增加了投资成本，而且还大大增加了灯回路的辐射干扰，对空间电磁环境造成了污染。随着微机控制技术的发展，在一些新型演播室、场馆、大厅中出现了微机型灯光控制系统，采用网络控制技术，使得照明灯的电力线路可以不再经过控制室，而直接引入顶棚或马道。这种控制方法不仅可以控制灯光的亮度，而且还可以控制灯具的空间位置、活页的张合、俯仰角的大小及其它的控制需要。这种微机型灯光控制系统不仅减少了电力线路及相应设施投资，减少了灯回路的辐射干扰，而且可以使灯回路采用母线方式布线，线路规整，便于安装维修。但在目前使用的微机型灯光控制系统中，其网络通讯大多采用RS-232、RS-485、20mA电流环等通讯方式，普遍存
7、在有通讯距离短，数据传输速度慢，误码率高，可靠性差等问题。本文介绍的基于CAN总线的微机灯光控制系统采用现场总线控制技术，构成全分散式微机灯光控制系统，最大网络接点数110个, 最大传输速率1Mb/s，最大传输距离10KM，传输方式和介质为差动电压和双绞线，有效的解决了上述微机型灯光控制系统的不足，经实际使用效果良好。该系统投资少，功能强，可靠性高，便于系统扩展，特别适合超大型演播室、体育场馆对灯光设备的控制需要。2、系统总体设计方案本文介绍的基于CAN总线的微机灯光控制系统将微机监控技术和现场总线控制技术结合起来，采用CAN总线作为连结各智能灯具和演播室控制系统的通讯网络，构成全分散式结构。
8、系统组成如图所示。CAN总线属于总线式串行通讯网络，通讯采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，数据出错率低。当节点严重错误时，具有自动关闭功能，切断该接点与总线的联系，使总线上的其他接点及通讯不受影响，具有较强的抗干扰能力，与其它通讯方式相比，其数据通讯具有更高的可靠性、实时性和灵活性。PC控制台由PC微机配以相应软件组成组成，在PC扩展槽中内插台湾研华公司生产的CAN总线适配卡PC-841，它能提供PC与CAN总线的连接。PC-841内置CAN总线控制器SJA-1000，它能够提供总线仲裁及错误检测功能，并且在检测到错误时能自动重复发送数据，极大地降低了数据丢失的机会，确保
9、了系统的可靠性，它通过直接内存映射方式访问CAN控制器，在使用时，PC将PC-841看作是标准的RAM，为它提供了快速的数据访问能力。PC控制台可据需要向亮度控制器、灯位控制器、活页控制器发送各种控制信息，以满足现场需要。接收各控制器发来的状态信息并显示，实现监控功能。下位控制台由MCS-51系列单片机中的AT89C55WD作主控单元，能实现PC控制台的大多数控制功能，实现控制中心的下位控制需要，其硬件结构如图所示。CAN BUS亮度控制器接收控制中心发来的控制信息，并对灯实行控制。并将自身工作状态信息发回控制中心。值得说明的是，在控制器的输出端我们采用固体开关对灯进行控制，固体开关与系统隔离
10、，不共地。虽然固体开关内部含有光电隔离，但控制器的控制输出端的光电隔离电路TIL113也绝不能省略，否则，系统可靠性将大大下降。CAN BUSCAN BUS灯位控制器和活页控制器的工作原理与亮度控制器基本相同，只是将对固体开关的控制改变成对步进电机的控制，控制原理不再赘述。3、 CAN总线功能与特性CAN总线（Controller AreaNetwork 控制器局域网）是现场总线的一种，它具有较高的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线具有以下独特的优点：1） CAN可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。2） CAN可以实现点对点、
11、一点对多点及全局广播等方式传送和接受数据，通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活，通信距离最远可达10Km/5kbps，通信速率最高可达1Mbps/40m。CAN上节点数取决于总线驱动电路，实际可达110个。3） CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其它操作不受影响。NRZ编码/解码方式，并采用位填充技术。用户接口简单，编程方便，很容易构成用户系统。4） CAN采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，有效避免了总线冲突。CAN采用短帧结构，每一帧为8个
12、字节，传输时间短，受干扰的概率低，每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，保证了数据的出错率极低。4、CAN总线控制器和控制器接口Philips公司生产的PCA82C200和SJA1000是比较流行的两种CAN协议控制器。本系统采用SJA1000芯片，是因为它与PCA82C200相比，增加了许多新的功能。SJA1000有两种工作模式：一种为BasicCAN模式，其功能与PCA82C200基本相同；另一种为PeliCAN模式，在这种模式下，充分体现了SJA1000的许多新特性。用户可以利用这种模式下的错误分析和自我测试功能去设计调试CAN通信电路。CAN控制器接口，本系统采用Philips公司生产
13、的PCA82C250芯片。它是CAN控制器核物理总线的接口，最初为汽车高速通信（最高达1Mbps）应用设计。主要可以提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接受能力。4、软件设计本系统硬件部分采用C51编程，程序框图如图所示，其中CAN的初始化设计是CAN总线系统设计中的重要一环，也是CAN系统设计者的一个难点，因此显得特别重要。下面给出CAN 接点初始化子程序程序清单。/* CAN接点初始化子程序*/void init_can(id,bt0,bt1,ocr) uchar id, bt0,bt1,ocr; uint data i; for(i=0;i100;i+) _nop_(); ca
14、n_cr=0x03; /*复位请求，初始化开始*/ for(i=0;i100;i+) _nop_(); can_cdr=0; /*设定分频时钟，选定工作模式*/can_acr=id; /*设定接收码寄存器*/can_amr=0x00;/*设定接收码屏蔽寄存器*/can_bt0=bt0; /*设定波特率、SJW、位周期宽度*/can_bt1=bt1; /*设定采样点位置及采样次数*/can_ocr=ocr; /*选择输出方式，建立输出驱动器的配置*/can_cr=0x02; /*初始化结束，SJA1000返回正常运行状态*/后台机使用WINDOWS/NT平台系统设计，用VB编程，具有良好的界面和可操作性。结束语本文介绍的基于CAN总线的微机灯光控制系统，已在演播室实际改造工程中得到应用。和传统的灯光控制系统相比，它具有功能强大、操作方便、稳定可靠、技术先进、便于扩展等一系列优点，具有广阔的应用前景。参考文献: 邬宽明 北京：北京航空航天大学出版社 SJA1000 Stand_alone CAN controller. PHILIPS DATA SHEET初始化结束
