下载文档原格式
NXP将ARM Cortex—M0引入DALI和DMX512照明控
制系统
佚名
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2012(12)7
【摘要】恩智浦半导体（NXP Semiconductors N．V．）发布基于低成本、低功耗32位ARMCortex—MO处理器的DALI和DMX512有线照明控制系统开发平台。
此新型评估系统使用恩智浦LPC1100XL系列微控制器。
此外，DMX512系统内置的主控制板使用基于Cortex—MO、高度灵活的USB微控制器
LPC11U00。
【总页数】1页(P88-88)
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.恩智浦将ARM Cortex—MO引入DALI和DMX512照明控制系统 [J],
2.NXP推出集成LCD段码驱动器的Cortex—M0微控制器 [J],
3.ST推出全新的STM32F0系列32位微控制器基于ARMCortex—MO内核——沿用STM32的DNA，M0系列多功能超值ARM Cortex微控制器简化家电和工业控制应用开发任务 [J], 无
4.布局有线智能照明，恩智浦将Cortex—M0引入DALI／DMX系统 [J], 殷春燕
5.新唐科技推出第一款98MHz ARM Cortex—M0音频系统芯片 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
广西科技大学毕业设计（论文）说明书课题名称基于CAN总线的智能照明控制系统设计摘要本设计是基于CAN总线的智能照明控制系统。
设计中采用主从节点组网设计方案，通过主节点与多个从节点之间的相互通信以实现对照明设备的远程实时监控。
主节点采用NXP公司生产的ARM7系列LPC2119微处理器和其内部集成的CAN控制器以及PCA82C250收发器设计出主节点硬件原理图，并制作出主节点硬件电路板。
从节点采用STC89C52单片机和SJA1000独立CAN控制器以及PCA82C250CAN总线收发器，设计出从节点硬件原理图并制作出2个从节点实验电路板。
通过将主从节点实验电路板挂接到网络构成一个一主多从的主从式照明控制局域网络。
利用该网络进行CAN总线照明控制系统理论研究和实验测试。
在本文中详细的介绍了CAN总线主从节点的软硬件设计原理、CAN总线通信原理、以及CAN总线应用层协议的制定，并采用SD卡存储技术、TFT彩屏显示技术、触摸屏技术等现实了友好的人机界面。
在TFT液晶显示方面是本设计的一大亮点，设计中模拟工业控制工艺流程图，对工艺中涉及的总线、灯设备、板卡等进行精心绘制显示。
使整个控制系统结构清晰、形象、逼真。
在输入设备方面是本设计的第二大亮点，本设计采用当前较为先进方便的触摸屏输入技术，为用户提供一个方便易捷的输入方式，以实现人机交互。
灯设备离线检测功能是本设计的又一大亮点，本设计采用定时询问方法，实现了从节点的离线检测功能。
总之，在本设计中，主节点实现了对多个从节点灯设备的远程设置和监控功能、离线检测功能、运行通信指示功能、实时更新显示功能等。
从节点具有独立设置、控制本节点灯设备的功能。
整体系统运行可靠，通信正常，不出现通信拥堵、死机等现象。
并开发出具有一定应用意义的系统软硬件，实现了照明灯设备的有效控制。
关键词： CAN总线；节点；照明控制；TFT；触摸屏技术；SD卡AbstractThe design is intelligent lighting control system . It’s based on CAN bus.In the design we use master and slave network node.By The main communication between the master node and multiple slave nodes to make the remote real-time monitoring of lighting equipment successful. The master node uses the ARM7 family NXP LPC2119 microprocessors and integrated to its internal CAN controller and PCA82C250 transceiver design hardware schematic diagram of the master node, and create the hardware circuit board of the master node.The salve node use STC89C52 microcontroller SJA1000 stand-alone CAN controller and PCA82C250CAN bus transceiver design from the node hardware schematic diagram and also create two nodes breadboard.By put the master and slave node experimental circuit board to the main network to constitute a main and some slaves lighting control local area network. U sing the network to research and experimental testing of the CAN bus lighting control system.In this paper a detailed introduction master and slave node of the CAN bus ,hardware and software design principles, the principle of CAN bus communication, the formulation of the CAN bus application layer protocol, SD card storage technology, TFT color display, touch screen technology and other practicalfriendly interface.The TFT LCD is one of the most wonderful of this design.In the design,we simulate industrial control process flow diagram of the bus involved in the process, light equipment, boards, carefully drawing display.And then make the control system more clear image and vivid. Advanced and convenient touch-screen input technology are the second highlights in the design.Because it apply a convenient input to the owners.The third highlights is that Light equipment offline detection. So We use from time to time ask, from the node offline detection.In short, in this design, the master node to multiple remote setup and monitoring functions of light equipment from the node offline detection, run communication indicator, updated in real time display.The slave node With independent settings, control the function of the lamp device of the node from the node. The overall system is reliable, normal communication, the communication congestion, crashes and so on. And develop system software and hardware with a certain significance of application to achieve effective control of the lighting equipment.Keyword: CAN bus；node；Lighting control；TFT；Touch screen technology；SD card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 (1)1 绪论1.1 课题背景现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络，它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其更高控制管理层之间的联系。
隧道照明智能调控系统隧道照明智能调控系统是一种新型的智能照明系统，可以更好地管理隧道内部的照明。
隧道是很特殊的场所，其照明要求对照度、颜色、亮度和方向等方面有着非常高的要求，以确保行车安全。
本文将介绍隧道照明智能调控系统的原理、特点、实现、优势和应用等方面。
一、原理隧道照明智能调控系统是一种基于互联网和物联网技术的智能照明系统。
系统采用多种传感器来监测隧道内部的天气、人员、车辆、照度等情况，并根据情况来自动调整照明方案。
系统根据天气情况来调整照明的颜色和亮度，避免太阳光谱对霓虹灯影响。
同时，系统还可以根据车辆的速度和密度自动调整照明，以提高安全性。
二、特点1. 基于物联网技术，实现信息互联和实时监控。
2. 具有高精度感应器，能够准确控制照明。
3. 可以实现多个场景模式，例如减费模式、节能模式和安全模式。
4. 设备的寿命较长，具有良好的可靠性和耐用性。
5. 可以提高照明效率，降低能源消耗和运行成本。
三、实现方法1. 安装传感器来监控隧道内部天气、人员、车辆、照度等情况。
2. 通过云计算技术，将监测数据传输到服务器。
3. 分析数据并生成控制指令。
4. 通过物联网技术，将控制指令传输到具有控制功能的节点上。
5. 节点控制灯光开闭、颜色、亮度等。
四、优势1. 提高隧道安全系数，确保驾驶安全。
2. 节省能源和费用，降低经营成本。
3. 可远程监测和控制，提高实时运营效率。
4. 增强设备的可靠性和灵活性，减少设备故障率。
五、应用隧道照明智能调控系统可以广泛应用于城市、铁路、公路等不同类型的隧道。
目前，国内的几大铁路公司已经开始采用这种智能化照明系统来加强隧道的照明，保障旅客出行的安全。
随着技术的不断发展，隧道照明智能调控系统将会有更广阔的应用前景。
隧道照明智能调控系统隧道作为交通运输中重要的基础设施，其安全性和舒适性在很大程度上取决于隧道的照明系统。
传统的隧道照明系统大多采用固定亮度的照明模式，无法根据实际情况进行智能调控，导致能源浪费和光污染。
为了解决这一问题，随着智能技术的发展，隧道照明智能调控系统应运而生。
本文将对隧道照明智能调控系统进行详细介绍，探讨其原理、特点及应用前景。
隧道照明智能调控系统是基于智能控制技术和光学技术的综合应用系统，其原理主要包括亮度感知、智能控制和远程监控三个方面。
1. 亮度感知：通过在隧道内设置光感器或摄像头等装置，实时感知隧道内的亮度情况。
光感器可以测量光线的强度，而摄像头则能够捕捉隧道内的实际光线情况，并将数据传输给智能控制系统。
2. 智能控制：智能控制系统通过对亮度感知数据的分析和处理，实现对隧道照明的智能调节。
系统可以根据日光强度、车流情况等因素自动调整照明亮度，保证隧道内的光线令人舒适且安全。
3. 远程监控：隧道照明智能调控系统还具备远程监控功能，可以通过网络实时监测隧道内照明情况，及时发现和解决故障，提高系统的可靠性和稳定性。
隧道照明智能调控系统具有以下几个显著的特点：1. 节能环保：通过智能控制，系统能够根据实际情况调节照明亮度，避免了传统固定亮度照明模式的能源浪费问题，大大降低了能源消耗，并减少了光污染，有利于节能环保。
2. 安全舒适：系统能够智能调节隧道内的照明亮度，保证行车人员和行人在隧道内通行时的安全性和舒适性。
避免了照明过亮或过暗造成的观察困难和疲劳驾驶问题。
3. 维护便捷：系统具备远程监控功能，可实时监测隧道内照明设备的运行情况，一旦出现故障可及时发现并处理，大大降低了维护难度和成本。
4. 智能高效：系统采用智能控制技术，能够根据实际情况智能调节照明亮度，提高了照明效率和管理水平，以及系统整体的智能化和自动化程度。
三、隧道照明智能调控系统的应用前景隧道照明智能调控系统在交通运输领域具有广阔的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 提升交通安全：隧道照明智能调控系统能够根据实际交通情况智能调节照明亮度，提高了隧道内的能见度，减少了交通事故的发生概率，能够提升交通运输的安全性。
基于ARM处理器多普勒智能灯控系统的设计摘要：描述了一种运用多普勒效应，基于ARM处理器实现的智能灯光控制系统。
该系统利用ARM处理器的定时器输入捕获功能测量信号的多普勒频率，通过计算模型获得移动物体的速度，并预测其位置，控制灯光的点亮和持续时间，从而达到智能灯光照明控制，在提供照明的同时又可以节约电能，并可通过显示屏显示动态测量结果。
关键词：多普勒效应；多普勒频率；ARM微处理器；智能灯控系统中图分类号：TN911.23?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2016）11?0133?03Abstract：An intelligent lighting control system based on Doppler effect and ARM processor is described in this paper. The system uses the timer′s input capture function of the ARM processor to detect the signal′s Doppler frequency，acquires the speed of moving target through the calculation model and predicts its location，and controls the startup time and duration time of the lights to realize the intelligent lighting control. The system can provide lighting，save the electric energy，and display the dynamic measurement results throughthe display screen.Keywords：Doppler effect；Doppler frequency；ARM processor；intelligent lighting control system近年来，随着中国经济的高速发展，道路交通网络越来越完善，汽车逐渐普及，城市的交通问题已经成为人们关注的焦点，城市道路照明的重要性也日益增大。
基于ARM的便携式照明电器智能检测系统设计I. 引言A. 研究背景和意义B. 相关研究概述C. 研究目标和内容II. 系统结构与设计A. 系统硬件结构1. ARM处理器2. 照明电器模块3. 传感器模块B. 系统软件设计1. 操作系统选择和配置2. 应用程序程序设计3. 通信协议设计III. 系统功能实现和优化A. 照明电器的远程控制1. 无线链接实现和优化2. 传感器反馈的远程控制B. 照明电器智能检测1. 光照强度检测2. 人体红外检测3. 烟雾检测IV. 系统应用实例A. 功能测试与评价1. 系统标准功能测试2. 特殊功能优化测试B. 系统应用实例展示1. 办公室照明系统2. 家庭智能照明系统V. 结论A. 本研究的贡献和不足B. 未来系统发展方向C. 总结和建议。
第一章引言在现代社会中，人们越来越注重提升生活品质和便利性，同时也更加注重绿色环保理念的落实。
在这样的背景下，照明电器在我们的日常生活中扮演着非常重要的角色，而其中智能控制和检测是目前照明电器行业的发展方向。
为了更好地实现绿色、智能、便捷的目标，本文提出了一种基于ARM的便携式照明电器智能检测系统，旨在通过智能化的控制与检测手段，提升照明电器的效率和智能化程度，同时也为人们创造更加便捷的使用体验。
本章将分为三小节，首先介绍本研究的背景和意义。
然后，对相关研究进行概述，探讨国内外智能检测系统的研究现状。
最后，简要介绍本文的研究目标和内容。
1.1 研究背景和意义随着科技的不断进步，照明电器在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
传统的照明电器使用方法固化，大多只能通过人工操作实现控制，很难用智能方式实现对照明电器的更好控制和检测，这就导致了资源的浪费，同时使用效果也不能最大化。
因此，针对照明电器行业发展中的实际问题和客户需求，本文提出了一种基于ARM的便携式照明电器智能检测系统。
该系统旨在提升照明电器的效率和智能化程度，同时也为人们创造更加便捷的使用体验，帮助人们更好地实现绿色、智能、便利的日常生活。
嵌入式系统设计与应用作业
通信与系统9班
康尔强20070251
郭宏波20070249
刘涛20070246
基于arm微处理器的隧道照明智能控制器
一`创意来源：
隧道是高速公路的重要组成部分，隧道照明系统是车辆能够安全地进入、通过和离开隧道区域必不可少的基本保证。
目前长隧道的照明分为入口段、过渡段、基本段、出口段，每段的灯具按功能又分为应急灯、全日灯和加强灯三种。
应急灯除在停电时用作应急照明外还兼作全日照明，全日灯24小时不间断工作，加强灯根据洞口不同的亮度来开启。
隧道内不同区域的亮度要求各不相同，它们和洞外亮度、交通流量、洞内废气高速公路隧道智能照明CAN网络/ARM微处理器的多少、行车速度、灯具的养护周期等诸多因素有关，甚至与路面的材料和洞壁的装修材料有关。
这些灯的控制目前基本上是靠开关照明回路来进行控制的。
一般隧道都有七八个照明控制回路，建设投资大，施工难度高，隧道开通后管理者仅能在有限的回路里进行控制，很难兼顾到运营成本和隧道安全。
我们采用Philips公司(编者注：现更名为NXP公司)的基于ARM7 TDMI-S 内核的微控制器LPC2119设计实现智能照明控制器，应用在高速公路隧道照明CAN网络中，较好地解决了隧道照明初期投资、运营成本和隧道安全之间的矛盾，可以收到很好的经济效益和社会效益。
二方案论证：
1 隧道照明系统CAN 网络的构成：
CAN(控制器局域网)是当今国际上应用最广泛的现场总线之一。
CAN总线最初是由德国Bosch公司为汽车的检测、控制系统而设计的。
由于CAN总线具有独特的设计思想、良好的功能特性和极高的可靠性，现场抗干扰能力强，已由国际标准组织ISO制订了CAN总线的国际标准。
CAN协议是建立在国际标准组织ISO的开放系统互连参考模型OSI基础上，主要工作在物理层、数据链路层和应用层。
用户可在其基础上根据实际需要开发自己的应用层通信协议。
CAN总线信号的传输可采用双绞线、同轴电缆或光纤，最高通信速率可达1Mbps,数据传输在5Kbps 时，传输距离可达到10Km。
一个CAN网段上的网络节点可达110个，还可通过CAN网关/网桥延伸网段或和其他各种网络互连互通。
CAN总线的这些特点使得其很适宜应用在条件苛刻的高速公路隧道监控系统或照明控制系统中。
高速公路隧道照明控制系统CAN网络主要由上位机、智能照明控制器、CAN网关/网桥等构成(图1)。
图1 隧道照明控制系统CAN网络构成
上位机为PC机，内插PC-CAN 接口卡，网络拓扑采用总线结构，传输介质高速公路隧道智能照明CAN网络/ARM微处理器采用双绞线，为提高系统的抗干扰能力，在传输介质和智能控制器之间采取了光电隔离。
上位机并与隧道车辆检测器群和光强检测仪相连，配以我们开发的相应软件，对整个隧道的照明系统进行智能控制。
2 软件论证：
软件的控制策略如下：
在没有车辆进入隧道时，根据光强检测仪所检测到的洞内外光强差值，在隧道内只开启相应的基本照明，当车辆检测器检测到车辆将进入隧道时，开启隧道洞口的加强照明，当车辆进入隧道后，则将车辆前面一段相应距离的加强照明开启，一旦后面无车辆跟进，则将汽车身后的加强照明关闭。
同时利用光强仪还可判断晴天、阴天、白天、晚上而开启或关闭相应的照明。
可对单个的照明进行高速公路隧道智能照明CAN网络/ARM微处理器单控也可对区域照明进行群控。
控制策略随时可根据实际情况进行修正。
这样节约了大量的电能，有效的降低了运营成本。
3 硬件论证：
智能照明控制器硬件设计
图1是本智能控制器的总体设计框图，主要由CPU模块、电源模块、通信模块、光强检测模块、温度检测模块、电流检测模块、开关控制模块等组成。
通
信模块将所有的控制器连接成一个完整的网络，便于值班员在监控室对整个照明系统进行远程控制，光强、温度、电流检测则是通过对这几个参数的检测来判断设备的工作情况，开关控制模块则是通过光电耦合、大功率可控硅开关进行控制的。
CPU 模块
本智能控制器的核心采用了Philips公司的LPC2119微处理器，其采用ARM 公司ARM7TDMI-S 内核，基于RISC精简指令集的微处理器，具有32位总线宽度，内置16KB的SRAM，128 KB Flash 存储器。
通过片内PLL对片外晶振的倍频，可实现最大为60MHz 的CPU 操作频率。
同时通过片内Boot装载程序可实现ISP在系统编程和IAP在应用编程功能。
由于LPC2119 较小的64引脚封装、极低的功耗、多个32 位定时器、4 路10位ADC、2路CAN、8路10位ADC、以及多达9 个外部中断使它们能很好的满足系统的设计需要。
系统硬件电路如图2所示。
图2 智能照明控制器框图
电源模块
LPC2119 为双电源，CPU 操作电压范围：1.65~1.95 V(1.8 V±0.15 V)，I/O 操作电压范围：3.0~3.6 V(3.3 V±10%)，可承受5V 电压，而温度高速公路隧道智能照明CAN网络/ARM微处理器传感器和光电传感器及光耦隔离器均需5V直流电源驱动，故在设计电源模块时必须提供5V、3.3V和1.8V的直流电源。
在电源电路里加入了整流桥和稳压模块，并采用电源隔离器B0505S将输入和输出电源相隔离，以屏蔽电源噪声的影响。
通信模块
高速公路中长隧道一般都在1至2公里左右，特长隧道甚至达到十几公里。
隧道灯的数量也从数百盏至数千盏不等。
加上隧道内环境条件恶劣，而RS-485通信存在抗干扰能力差，误码率高，无纠错重发机制，通信距离短，不方便扩展等缺点，因此这里采用RS485通信网络并不合适。
LPC2119内部集成了2个CAN 控制器，这给我们采用CAN网络提供了便利。
CAN通信速率高、开放性好、通信距离长，且具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点，与其它通信总线相比，CAN总线数据通信具有突出的高可靠性、实时性和灵活性。
我们通过CAN总线还可以把通风机、车行横洞卷帘门等相关设备的控制集成在一起。
光强、温度、电流检测模块
LPC2119 内部集成了四路10位A/D转换器，这就给光强、温度、电流检测提供了极大的便利。
光强检测是通过光敏三极管来检测环境亮度参数提供给主程序进行自动控制，也可通过此参数判断光源的好坏。
温度参数提供设备本身和周边环境温度，以求设备安全可靠的工作。
电流参数则是对光源的工作状态进行不断的监测，交流信号经过互感器、信号调理后直接送入LPC2119内部集成的A/D 转换器进行电流参数的采集和变换。
开关控制模块
LPC2119提供了多达46个通用的I/O 口，因此对照明灯进行控制是非常方便的。
一个照明控制器可以根据实际情况分别或同时控制4盏、8盏、16盏照明灯。
LPC2119是通过固态继电器来对照明灯进行控制的。
为了增强系统的抗干扰性，本照明控制器采用了光电隔离技术，所有的输出均采用了光电耦合器将干扰信号隔离，有效地提高了系统的可靠性。
同时由于CPU 的I／O驱动能力有限，一般不足以驱动一些电磁执行器件，需加接驱动接口电路，为避免系统受到干扰，须采取隔离措施。
如本例晶闸管所在的主电路是交流强电回路，电压较高，电流较大，不易与CPU 直接相连，可应用光耦合器将CPU的控制信号与晶闸管触发电路进行隔离。
光耦隔离驱动电路如图3所示。
图3 双向可控硅隔离驱动
三需求分析：
本文介绍的智能照明控制器性能稳定，工作可靠。
同时可通过CAN网络由上位机结合光强仪、车辆检测器等进行智能控制，在隧道的建设或改造中，都可以使隧道照明的回路减到最少，不仅节约了初期投资，而且在运行期间可以大大的节约电能消耗。
本智能照明控制器还可以开发单回路、双回路、四回路、八回路等系列，并可以搭建成模拟网络进行测试。
我们认为，它的需求将是非常广阔的！。
