目前大部分的地下停車場(chǎng)都需要大量的照明設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期照明,，采用傳統(tǒng)的連續(xù)照明方式或聲控照明方式很難實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制,，且會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。國(guó)外雖然有類似的燈光智能控制系統(tǒng),，但價(jià)格很高,，限制了它的廣泛應(yīng)用。本文提出了一種基于CAN總線技術(shù)開發(fā)的分布式停車場(chǎng)燈光智能控制系統(tǒng),，能夠解決停車場(chǎng)內(nèi)照明智能控制問(wèn)題,，降低停車場(chǎng)內(nèi)的布線復(fù)雜度，減少安裝費(fèi)用并大大延長(zhǎng)停車場(chǎng)內(nèi)照明設(shè)備的使用壽命,，具有良好的應(yīng)用前景,。
1 分布式停車場(chǎng)燈光智能控制系統(tǒng)的基本原理
該智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由上位機(jī),、CAN適配器,、控制節(jié)點(diǎn)（包括出入口控制節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)）等部分構(gòu)成，各節(jié)點(diǎn)間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信,。
當(dāng)有車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí),，可以根據(jù)車牌號(hào)決定該車入庫(kù)時(shí)的行車路線及車位,，根據(jù)預(yù)定的行車路線，選擇相應(yīng)的照明控制方案,。
各現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)檢測(cè)各通道入口是否有車輛經(jīng)過(guò),，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)往車輛時(shí)，控制器打開車輛附近相關(guān)的照明回路,，同時(shí)通過(guò)CAN總線向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)布消息,；其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的消息以及事先預(yù)定的控制方案打開有關(guān)的照明回路。
在出入口的控制節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示各個(gè)照明回路的開關(guān)狀態(tài),。同時(shí)出入口節(jié)點(diǎn)也可根據(jù)需要進(jìn)行手工控制,，實(shí)現(xiàn)對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)每一個(gè)回路的開關(guān)控制，以應(yīng)付一些緊急事件,。
為了讓系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的使用環(huán)境，同時(shí)能夠根據(jù)用戶的需要隨時(shí)改變照明方案,，該系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程技術(shù),，可由上位機(jī)通過(guò)CAN總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制方案下載到各控制節(jié)點(diǎn),，實(shí)現(xiàn)照明方案的現(xiàn)場(chǎng)編輯,、現(xiàn)場(chǎng)修改及現(xiàn)場(chǎng)下載。
系統(tǒng)中CAN適配器的作用是將CAN總線上的命令通過(guò)串口或USB口傳給上位機(jī),，也可以將上位機(jī)的命令轉(zhuǎn)換成CAN命令發(fā)送給系統(tǒng)中的其它節(jié)點(diǎn),。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
控制節(jié)點(diǎn)按功能可以劃分為不同的類型，但是其基本的結(jié)構(gòu)相同,?？刂乒?jié)點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要由微控制器,、CAN總線驅(qū)動(dòng)器,、外部存儲(chǔ)器、串行接口,、電源部分等組成,。
微控制器采用PHILIPS公司的P87C591，P87C591是一個(gè)單片8位高性能微控制器,，具有片內(nèi)CAN控制器,，它采用了80C51指令集并成功的包括了Philips半導(dǎo)體SJA1000CAN控制器的Pelican功能(該模式支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議)，同時(shí)該微控制器具有內(nèi)置看門狗,，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器為16K字節(jié),。采用該控制器可以大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)并節(jié)省應(yīng)用空間。
外部存儲(chǔ)器的作用是存儲(chǔ)從上位機(jī)下載下來(lái)的控制方案,。外部存儲(chǔ)器采用RAMTRON公司的FM25640,。該芯片采用鐵電存儲(chǔ)技術(shù),，具有高速非易失的特性，采用SPI接口連接,，容量是64K位,。該芯片用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間的控制方案，同時(shí)也可以當(dāng)作系統(tǒng)的緩沖區(qū),。
繼電器接口用于連接控制節(jié)點(diǎn)與照明回路,，通過(guò)該接口控制節(jié)點(diǎn)可以控制照明設(shè)備的開關(guān)。
串行接口電路采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口芯片——MAX202,，使用該接口可以使節(jié)點(diǎn)在無(wú)需連接網(wǎng)絡(luò)的情況下也可以進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間互連關(guān)系的上傳和下載,，同時(shí)也可以當(dāng)作調(diào)試的接口。8位撥碼開關(guān)用于設(shè)定節(jié)點(diǎn)的邏輯地址,，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)這個(gè)邏輯地址進(jìn)行相互識(shí)別,。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 上位機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)管理軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：
1) 系統(tǒng)控制方案的新建、修改,、保存：用戶可以通過(guò)管理軟件建立并修改控制方案,，或者將控制方案以文件形式保存，以備以后使用,。
2) 系統(tǒng)控制方案的上傳,、下載：管理軟件可以將網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的所存儲(chǔ)的控制方案上傳到上位機(jī)，也可以將控制方案通過(guò)CAN總線下載到各個(gè)節(jié)點(diǎn)中去,。
3) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各個(gè)回路的狀態(tài)：系統(tǒng)通過(guò)CAN接口卡可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CAN總線上傳送的各種命令,，并可以在上位機(jī)上顯示出各個(gè)回路的開關(guān)狀態(tài)。
4) 控制系統(tǒng)各回路的開關(guān)狀態(tài)：用戶可以通過(guò)管理軟件向系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令,，控制系統(tǒng)中任意回路的開關(guān),。
上位機(jī)管理軟件采用組態(tài)技術(shù)和圖形化編輯界面，用戶可以通過(guò)組態(tài)方式或者通過(guò)表格方式建立,、修改控制方案,。管理軟件也通過(guò)圖形方式實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中各個(gè)回路的狀態(tài)的。
3.2 控制節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)
3.2.1 控制節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)功能
控制節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：
1) 系統(tǒng)的初始化：包括串口的初始化,、CAN控制器的初始化,、定時(shí)器的初始化以及系統(tǒng)主要變量的初始化。
2) 外部存儲(chǔ)器資源的分配,、管理：包括對(duì)FM25640讀寫的基本操作,，以及建立在這些操作上的對(duì)節(jié)點(diǎn)控制方案的管理。
3) CAN命令的發(fā)送,、接收及解釋：包括對(duì)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的CAN命令的接收,、識(shí)別、解釋,，以及相應(yīng)的應(yīng)答命令的發(fā)送,。
4) 串口命令的發(fā)送,、接收及解釋：包括串口命令的接收、識(shí)別,、解釋,，以及相應(yīng)的應(yīng)答命令的發(fā)送。
5) 傳感器信號(hào)的檢測(cè)：包括傳感器組的連續(xù)檢測(cè),，以及檢測(cè)到信號(hào)時(shí)所進(jìn)行的相應(yīng)處理,。
6) 照明回路的控制。
7) 定時(shí)器的管理,。
3.2.2控制節(jié)點(diǎn)軟件工作流程
控制節(jié)點(diǎn)的程序采用C51設(shè)計(jì),，這樣可以大大簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度?？刂乒?jié)點(diǎn)的主程序框圖如圖3所示,。
在系統(tǒng)初始化后，程序循環(huán)查詢傳感器接口,、串口和CAN接口,。當(dāng)檢測(cè)到傳感器有信號(hào)輸出時(shí)，程序在打開附近的照明回路的同時(shí)也通過(guò)CAN總線向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送該傳感器的信息,。其余的控制節(jié)點(diǎn)一旦接收到該信息，便會(huì)查詢存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中的控制方案信息,，然后打開與該傳感器相關(guān)聯(lián)的照明回路,，從而實(shí)現(xiàn)控制方案指定的照明方式。
控制節(jié)點(diǎn)的CAN中斷程序的框圖如圖4所示,。當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到一條CAN幀,，中斷處理程序讀出該命令，并置CAN命令接收標(biāo)志,，等待命令處理子程序的處理,。
為了方便控制節(jié)點(diǎn)的安裝與調(diào)試，在主程序中特別加入了串口處理程序,。使用者可以通過(guò)發(fā)送串口命令測(cè)試控制節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)功能,，也可以通過(guò)串口上傳、下載控制方案,。
3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)可編程功能的實(shí)現(xiàn)
為了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)可編程功能,，每一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該存儲(chǔ)本節(jié)點(diǎn)的照明回路與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的傳感器的邏輯關(guān)系表。邏輯關(guān)系表的結(jié)構(gòu)如下：
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照明回路
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傳感器
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上表表示節(jié)點(diǎn)的各個(gè)照明回路與系統(tǒng)中某一節(jié)點(diǎn)的的傳感器（包括本節(jié)點(diǎn)）的互連關(guān)系,。如果表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)值為1,，則表示對(duì)應(yīng)的照明回路與傳感器相關(guān)聯(lián)，一旦傳感器有信號(hào),，相關(guān)的照明回路就會(huì)被打開,。關(guān)系表中的各項(xiàng)的值可以隨時(shí)改變,，并通過(guò)上位機(jī)或串口重新下載到存儲(chǔ)器中。
假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有N個(gè)控制節(jié)點(diǎn),，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中將會(huì)存儲(chǔ)N-1張關(guān)系表,，對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中的其余N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)。一旦某一節(jié)點(diǎn)在CAN上發(fā)送傳感器消息,，其余的節(jié)點(diǎn)接收到該消息后就會(huì)從對(duì)應(yīng)于發(fā)出消息的節(jié)點(diǎn)的關(guān)系表中查找與該傳感器關(guān)聯(lián)的照明回路并打開這些回路,。這樣一旦有車輛進(jìn)入停車場(chǎng)，該控制系統(tǒng)就會(huì)打開控制方案規(guī)定的所有的照明回路,，實(shí)現(xiàn)照明的智能化,。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件、硬件的反復(fù)調(diào)試,，該分布式燈光智能控制系統(tǒng)顯示出了傳統(tǒng)的停車場(chǎng)燈光控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)越性,，可以有效減少小區(qū)地下停車場(chǎng)照明系統(tǒng)的安裝和維護(hù)費(fèi)用，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值,。