隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展,，科學技術的進步,，出現(xiàn)了眾多高層建筑和智能建筑。電梯,，作為高層建筑內(nèi)部一種重要的交通工具,，其應用規(guī)模日益擴大。而作為電梯系統(tǒng)中必不可少的一部分,，電梯召喚顯示板(簡稱電梯外呼板)的應用也隨之劇增,。

電梯外呼板應用于每層樓的電梯門外，供乘客及電梯維保人員使用,。電梯外呼板將乘客及維保人員的需求信息通過CAN總線傳達給電梯主板,，電梯主板接收信息并執(zhí)行相應的操作。同時,，電梯主板將電梯的實時運行信息通過CAN總線傳遞給電梯外呼板,，通過外呼板LED顯示出來，供乘客參閱,。

AVR單片機具有高可靠性,、功能強、高速度,、低功耗和低價位的特點,，本系統(tǒng)選用了高檔ATmega列AVR單片機ATmegal6。它具有先進的RI- SC結構,，具有16 kB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash,，512 B的EEPROM，1 kB的片內(nèi)SRAM,。同時,，芯片具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，通過改變?nèi)劢z位可以設置片內(nèi)晶振的振蕩周期，這樣可以省去外圍的看門狗電路和晶振電路的設計,。

1 電梯外呼板系統(tǒng)硬件結構

電梯外呼板的硬件電路主要由乘客按鍵模塊,、指示燈控制模塊、LED模塊,、CAN通信電路以及電源模塊構成,，如圖1所示。





1.1 CAN通信模塊

1.1.1 CAN的技術特點

CAN是一種多主總線,，通信介質可以是雙絞線,、同軸電纜或光導纖維，具有物理層,、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層等3層協(xié)議,，其通信速率可達1 Mb/s。CAN總線專用接口芯片中以固件形式集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層2層功能,，完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理,，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼,、循環(huán)冗余校驗,、優(yōu)先級判別等多項工作。它具有以下特點：

1)廢除傳統(tǒng)的站地址編碼,，代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼,，可以多主方式工作;

2)采用非破壞性仲裁技術，當2個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送數(shù)據(jù)時,，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送,，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突;

3)采用短幀結構,，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個,，數(shù)據(jù)傳輸時間短，受干擾的概率低,，重新發(fā)送的時間短;

4)每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗及其他檢錯措施,，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃裕m于在高干擾環(huán)境下使用;

5)節(jié)點在錯誤嚴重的情況下,，具有自動關閉總線的功能,，切斷其與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響;

6)可以點對點,，一對多及廣播集中方式傳送和接收數(shù)據(jù),。

基于以上特點，在本設計中將電梯主板節(jié)點的優(yōu)先級設為最高,，而其他電梯外呼板的優(yōu)先級次之,，電梯主板可以接收任何電梯外呼板的數(shù)據(jù),，而電梯外呼板只能接收電梯主板的數(shù)據(jù)。電梯主板可以發(fā)送廣播信息(例如樓層運行的信息),，也可以發(fā)送點對點信息(例如針對某層的指示燈控制信息),。

1.1.2 CAN的硬件實現(xiàn)

CAN控制器采用MicroChip公司的MCP2510，該器件使用SPI接口與MCU通信,。只需4條總線就可以實現(xiàn)與MCU的通信,，但為了具有更好的實時性，一般采用中斷方式與MCU進行通信,，因此還需要一個中斷信號總線用來通知MCU接收從CAN總線上發(fā)來的數(shù)據(jù),。CAN的接口器件采用TJ-Al050，該器件是CAN控制器與物理總線之間的接口器件,。

在CAN模塊電路中,，如圖2所示,，ATmegal6的SS,，MOSI，MISO,，SCK,，INT分別與MCP2510的，SI,，SO,，SCK，相連接,。為了進一步提高CAN總線節(jié)點的抗干擾能力,，MCP2510的TXCAN和RXCAN通過光耦6N137分別與TJAl050的TXD和RXD相連接。



1.1.3 CAN的報文格式

在總線中傳送的報文,，每幀由7部分組成,。CAN協(xié)議支持2種報文格式，其唯一不同是標識符(ID)長度不同,，標準格式為11位,，擴展格式為29位。本設計中使用標準數(shù)據(jù)幀,，由幀起始,、仲裁域、控制域,、數(shù)據(jù)域,、CRC域、應答域和幀結尾等7種位域組成,，如圖3所示,。





 

　　其中數(shù)據(jù)域的長度為0～8個字節(jié),。仲裁域由標識符和RTR組成，在標準格式中,，標識符為11位,。在本例通信協(xié)議的制定中，標志位的前4位用作通信的類型碼,，后7位用作CAN節(jié)點的ID號,。數(shù)據(jù)域則用來存儲通信的具體內(nèi)容信息，例如電梯所在的樓層,，運動方向等,。

　　1.2 LED顯示模塊

　　本模塊由3片8x8 LED顯示屏以及以單片機為核心的驅動電路構成。LED顯示屏由LED點陣顯示器P2158構成,。它是以發(fā)光二極管為像素,，按照行與列的順序排列而成的顯示器件，采用逐行(或逐列)掃描方式工作,，由峰值較大的窄脈沖驅動,，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號,，反復循環(huán)以上操作,，就可顯示各種圖形或文字信息。以AVR高速單片機為核心的驅動電路如圖4所示,。

　　



　　LED顯示功能采用逐行掃描的方法,，在3片8×8點陣LED顯示屏上顯示相應的信息?？刂菩盘栍蒑CU發(fā)出,，經(jīng)過緩沖器74F244后分成2路，一路經(jīng)過移位寄存器74S164,，串行轉并行后來驅動LED點陣的行;另一路經(jīng)過鎖存器68595,，串行轉并行后驅動LED點陣的列。LED點陣顯示采用逐行掃描,，每行顯示取模方式為從右到左,，字節(jié)正序輸出。其中,，鎖存器的輸入數(shù)據(jù)由軟件中的字庫提供,。LED顯示每20 ms顯示一次，故顯示頻率為50 Hz,，符合人眼的閃爍特性,。

　　2 電梯外呼板軟件設計

　　電梯外呼板軟件設計流程如圖5所示。電梯外呼板通過CAN總線接收電梯主板的數(shù)據(jù)幀,，并將數(shù)據(jù)幀暫時存入緩存區(qū),，經(jīng)過分析處理后按一定的方式保存起來,。然后根據(jù)數(shù)據(jù)幀要顯示的方式，從數(shù)據(jù)存儲器中取出相應的數(shù)據(jù)存到一個顯示緩存區(qū)進行顯示,，采用逐行掃描方式顯示,。電梯外呼板上如果有召喚信號輸入，相應指示燈亮,，同時電梯外呼板上通過CAN總線向電梯主板發(fā)送數(shù)據(jù)幀,，數(shù)據(jù)幀內(nèi)容包含召喚信息。通信的方式建立握手應答機制,。



 

　　3 結束語

　　本系統(tǒng)采用AVR單片機,，使用CAN總線通信，通信安全可靠,，實時性好,，主要用在電梯系統(tǒng)中的外呼召喚顯示，同時也可以用在電梯轎廂中用于樓層信息的顯示,。將其接入電梯仿真系統(tǒng)中,，本系統(tǒng)能夠快速響應,，長時間運行期間安全可靠,，增加和刪除節(jié)點簡單方便,。