教室照明的CAN总线检测节点设计教程方案.doc

现场总线技术及应用（论文） 教室照明的ＣＡＮ总线检测节点系统的设计 院（系）： 电气信息工程学院 专业班级： 自动化11-02 学生姓名： 王常乐 学 号： 541101010237  摘 要 本研究针对教室灯光的控制现状及用电大量浪费的现象，分析了教室灯光能控制的原理和实现方法，提出了教室照明的CAN总线检测节点设计思路。该系统以AT89C52单片机作为控制装置的智能部件，采用热释红外传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。 本设计概述了CAN总线的基本特点，其中，设计包括总线控制器、总线收发器及单片机的选择传感器等。以此控制开关，从而达到达到避免高校教师照明用电的浪费现象。 关键词：CAN总线 绪论 1 第2章 课程设计的方案 3 2.1 概述 3 2.2 控制方案的分析 3 第3章 硬件设计 4 3.1 热红外传感器的选择 5 3.2 教室光照强度检测模块 6 3.2.1 光敏三极管的选择及功能简述 7 3.2.2 光敏三极管检测光强原理及其模拟形式 8 3.3 总线控制器的选择 9 3.3.1 单片机的选择 10 3.3.2 CAN总线通讯接口电路图 11 3.3.3 传感器节点结构图 12 第4章 软件设计 14 4.1 程序流程图 15 4.2 初始化、接收及发送程序 16 第5章 结论与展望 17 参考文献 18 附录 19 绪论 随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的瓶颈。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000 亿kW·h，照明用电量约为3000 亿kW·h，且每年以13% ～ 14%的速度递增，预计到2010 年，照明用电量将超过5000 亿kW·h，新增照明用电2000 亿kW·h。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40% 左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的随着计算机科学的发展和以其为核心的4C技术（计算机技术、自动控制技术、通讯技术、CRT显示技术）越来越深入的应用到工业生产的各个环节并引起了自动化系统结构的优化和变革逐步形成了以网络集成自动化为基础的控制系统。现场总线就是顺应这一趋势发展起来的。随着现场总线技术的不断发展和世界很多大公司连续的技术投入而现场总线控制系统（field control system,FCS）在数据交换的实时性、准确性等方面取得了突破性的进展。该文结合笔者的实践阐述了一个通用的CAN总线智能节点的设计是在现场总线系统中分布于现场的一个子系统,能实现数据采集与闭环控制而根据需要加入适当算法以后还可以实现智能控制。 框图2.1.1 硬件设计 3.1热红外传感器的选择 本设计才用郑州炜盛电子科技有限公司的热释电红外传感器，型号为RD-622。 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104M欧姆，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的