1、基于 CAN 总线的 LED 路灯控制器设计摘要：针对城市路灯照明系统的发展现状，设计了一款基于 CAN 总线的路灯控制器，它分为主控板和分控板，一个主控板能够控制 50 个分控板，它们之间使用 CAN 总线进行连接。重点分析了几个关键的硬件电路，并且给出了软件设计的方案，经过系统测试，达到了设计的要求，具有实际的应用价值。 关键词：CAN 总线；路灯控制；主控板 中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2014）02018902 1 引言 能源危机是目前的一个热议话题，而“节能减排”是为了贯彻和落实科学发展观，构建社会主义和谐社会。目前，随着城市规模的不断扩大，越来越多
2、的城市道路需要照明路灯，据资料统计，城市公共照明在我国照明耗电中占 30%的比例，以平均电价 0.65 元/kWh 计算，一年开支达 285 亿元，成为各地财政部门的一大负担。目前在路灯照明系统中应用最广泛的是钠灯，而 LED 具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，因此，LED 路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。鉴于目前的 LED 路灯功能比较单一，为了更好地服务社会，根据实际需求，自主研发设计出了一款基于 CAN 总线的 LED 路灯控制器。 2 路灯控制器的原理 由于使用 LED 作为路灯相比同等照度的传统路灯具有节能的优点，现结合 CAN 总线的理论知识，考虑设计一款基于 C
3、AN 总线的 LED 路灯控制器。本次设计在满足系统实际应用需求的基础上，考虑尽量降低控制器的成本，因此该设计需要满足以下要求：（1）路灯控制器分为主控板和分控板，一个主控板可以控制 50 块分控板，它们之间使用 CAN 总线连接；（2）主控板采用 AC220V 供电，其自带亮度传感器，输入按键和显示以及 GPRS 短信模块，可以根据亮度信息、按键信息和短信信息自动或手动给分控板发出控制信息；（3）每个分控板控制一盏路灯，其采用AC220V 供电，可以根据主控板发来的信息，自动控制 80W 的 LED 路灯的开关和进行亮度调节。 3 硬件电路 根据设计要求，路灯控制器的系统框图如图 1 所示。
4、路灯控制器分为主控板和分控板。主控板以 ATC89C52 单片机为控制核心，以 12864 液晶屏作为显示；主控板的控制信息通过 SJA1000 独立 CAN 控制器和82C250 独立 CAN 收发器传递给分控板。分控板根据主控板下传的控制信息通过 XL6005 自动控制 LED 路灯的开关或进行亮度调节。 SIM900A 是 SIMCom 推出新款紧凑型产品，它属于双频 GSM/GPRS 模块。SIM900A 采用工业标准接口，工作频率为 GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。本次设计采用串行口通信，采用 AT 指令控
5、制。SIM900A 供电范围为 3.34.7V，设计采用 LM2596 可调版本供电。 3.3CAN 通讯模块 CAN 通讯模块主要由独立 CAN 控制器 SJA1000 和 CAN 收发器 82C250组成。SJA1000 是一种独立的控制器，它用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制（CAN） 。它是独立 CAN 控制器 82C200 的替代产品，除了支持 Basic CAN 模式以外，它还增加了一种新的符合 CAN 2.0B 规范的工作模式 PeliCAN。其电路如图 4 所示。 CAN 总线收发器电路采用的是 PAC82C250。PAC82C250 是 CAN 协议控制器和物理总线之
6、间的接口，该器件对总线提供差动发送能力并对 CAN控制器提供差动接收能力。这是全世界使用最广泛的 CAN 收发器。它主要是实现电平转换。 4 软件设计 软件设计就是对各个硬件模块的操作。在此主要分析主控板主程序，其流程图如图 5 所示。主控板主程序的开始是初始化程序，包括对单片机定时器、串行通讯、中断等的初始化，对 SJA1000、12864 液晶、SIM900A 模块、DS1302 时钟芯片的初始化，所有初始化完成后后开单片机的总中断。然后循环执行如下程序：对按键的键值进行采集，如果有键按下，进入键值处理程序，处理各种设置信息；判断是否处于手动模式，如果处于手动模式，则按手动控制信息控制路灯
7、；如果不是处于手动模式，则判断是否收到控制短信，如果成功收到控制短信，则按短信的控制信息控制路灯；如果没有控制短信，则一定是自动模式，主控制将根据设置选择定时开关路灯或根据亮度信息控制路灯的开关和自动调节亮度；然后把控制信心通过 CAN 总线下传给各个分控器，同时将各类信息显示在 12864 液晶屏上。 5 结语 通过所设计的系统硬件和软件方案，本系统能够实现基于 CAN 总线的 LED 路灯控制。在现有供电系统的基础上能够提供供电的稳定性和节约能源，并且所设计的系统能够适应复杂的环境，比如说煤矿、化工厂等。但是在系统设计的过程中，还有需要改进的地方，比如：在进行 PCB板子设计时将元器件换成贴装的来减小 PCB 的面积、添加上位机系统更加方便操作、进一步的规范化单片机程序来增加程序的可读性。 参考文献 1李琪.城市路灯照明存在的问题及节能对策J.科技信息，2011， （17）：484485. 2贾文超，沈建林.大功率 LED 驱动电源设计J.应用技术，2010， （10）：96100. 3邬宽明.CAN 总线原理与应用系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社，1996， （11）：4346. 4林健.浅析限流电路J.电子产品世界，2012， （9）：2325. 5李睿敏，陈俐坊.一种监控系统 CAN 通讯的设计与实现J.纺织机械，2013， （02）：121123.
