目录

摘  要 I

Abstract II

1  绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 现场总线的技术特点和现状 1

1.3 课题的提出及意义 2

2  系统设计 3

2.1 设计要求 3

2.2 总体设计方案 3

2.2.1 设计思路 3

2.2.2 方案论证与比较 4

2.2.2.1 主控制器 4

2.2.2.2 CAN控制器选择 4

2.2.2.3 CAN收发器 5

2.2.2.4 CAN通信电缆 5

2.2.3 系统结构框图 5

3  硬件设计 7

3.1 系统硬件结构 7

3.2 系统单元电路设计 8

3.2.1 主节点单元电路设计 8

3.2.1.1 ARM7最小系统设计 8

3.2.1.2 TFT彩屏电路设计 9

3.2.1.3 SD卡接口电路设计 10

3.2.1.4 CAN总线电路设计 10

3.2.1.5 蜂鸣器及ISP下载选择电路设计 12

3.2.1.6 键盘电路设计 13

3.2.1.7 电源电路设计 13

3.2.1.8 串口通信电路设计 14

3.2.2 从节点单元电路设计 14

3.2.2.1 单片机最小系统设计 14

3.2.2.2 液晶接口电路设计 16

3.2.2.3 CAN总线电路设计 18

3.2.2.4 键盘电路设计 21

3.2.2.5 串口通信电路设计 22

4  软件设计 23

4.1 系统软件结构 23

4.1.1 主节点软件结构 23

4.1.2 从节点软件结构 23

4.2 系统程序模块设计 24

4.2.1 主节点程序模块设计 24

4.2.1.1 初始化模块程序设计 25

4.2.1.2 CAN协议模块设计 27

4.2.1.3 TFT液晶显示模块设计 31

4.2.1.4 触摸屏模块程序设计 34

4.2.1.5 SD驱动模块设计 35

4.2.1.6 串口驱动模块设计 36

4.2.1.7 蜂鸣器驱动模块设计 37

4.2.2 从节点程序模块设计 38

4.2.2.1 初始化程序模块设计 39

4.2.2.2 CAN协议模块设计 40

4.2.2.3 照明信号数据处理模块设计 41

4.2.2.4 键盘扫描及处理模块设计 42

4.2.2.5 照明灯定时控制模块设计 43

4.2.2.6 液晶显示模块设计 44

5  系统测试 46

5.1 测试准备 46

5.1.1 测试条件 46

5.1.2 硬件环境 46

5.1.3 软件环境 46

5.2 测试系统 46

5.2.1 测试项目 46

5.5.2 测试步骤 47

5.2.3 测试结果 48

6  结束语 52

致谢 53

参考文献 54

附录1 基于CAN总线的智能照明控制系统原理图 55

附录2 基于CAN总线的智能照明控制系统PCB板图 56

附录3 基于CAN总线的智能照明控制系统程序清单 58

6  结束语

本课题的核心任务是对多个CAN总线智能节点的联网通信的研究和对照明控制系统的应用设计，本文的研究方案是根据现有的软硬件条件，设计三个智能CAN节点实验电路板，并利用这个智能节点构造成现场总CAN局域网络控制220V照明设备，具体内容包括如下：

一、通过对比各种局域控制网络的优缺点，最终选择CAN现场总线作为本课题—照明控制系统的局域控制网，按照高性价比、高可靠等原则，在主节点中：最终选择采用LPC2119作为智能主节点的核心控制器，并采用其内部集成的CAN控制器和独立的CAN收发器PCA82C250实现CAN主节点的设计。在从节点中：最终选择采用STC89C52单片作为智能从节点主控制器，利用独立CAN总线控制器实现大部分CAN总线协议，采用PCA82C250作为CAN总线驱动器，提高总线驱动能力和抗干扰能力。最终制作了1个基于ARM7核心和TFT触摸屏技术的CAN总线智能主节点和两个基于STC89C52单片机的CAN总线智能通信从节点实物。

二、根据通信节点所实现的功能，编写了通信主节点及各通信从节点软件。编写了TFT液晶驱动程序、触摸屏驱动程序、SD卡驱动程序等驱动模块。此外，还编写出许多TFT应用层函数，如指示灯、触摸按键、实物总线等对象控件，并设计出监控界面1、监控界面2、设置界面3等友好的人机界面，方便用户的使用。此外，我还制作了继电器模块照明灯设备。通过组合构建了一个多节点、远距离照明控制局域网络。

三、在组建好的多节点、远距离照明控制局域网络上开发系统中各智能节点软件，并通过不断的软件调试、实物测试，最终开发出性能优越的照明控制系统。

本人通过本次的工程设计工作，加深了对CAN总线协议体系的认识，积累了一定的软硬件开发，以及测试、调试经验，并培养了理论学习研究能力和实践动手能力，收获颇多。