基于CAN总线的LED路灯控制器设计

陈会鸽　任凤娟

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CAN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。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指令控制。SIM900A供电范围为3.3～4.7V，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；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

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