基于CAN總線的電梯召喚顯示板設(shè)計(jì)

1、基于can總線的電梯召喚顯示板設(shè)計(jì) 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(yīng)用規(guī)模日益擴(kuò)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(yīng)用也隨之劇增。 電梯外呼板應(yīng)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(dá)給電梯主板，電梯主板接收信息并執(zhí)行相應(yīng)的操作。同時(shí)，電梯主板將電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)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(jī)具有高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價(jià)位的特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用了高檔at

2、mega列avr單片機(jī)atmegal6。它具有先進(jìn)的ri- sc結(jié)構(gòu)，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(shí)，芯片具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，通過改變?nèi)劢z位可以設(shè)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(shè)計(jì)。1 電梯外呼板系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 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(gòu)成，如圖1所示。11 can通信模塊111 can的技術(shù)特點(diǎn) can是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，具有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層等3層協(xié)議，其通信速率

3、可達(dá)1 mbs。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(yàn)、優(yōu)先級判別等多項(xiàng)工作。它具有以下特點(diǎn)：1)廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，可以多主方式工作；2)采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)2個節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)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(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時(shí)間短；4)每幀數(shù)據(jù)都有crc校驗(yàn)及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾環(huán)境

4、下使用；5)節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)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(diǎn)對點(diǎn)，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(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中將電梯主板節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級設(shè)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(yùn)行的信息)，也可以發(fā)送點(diǎn)對點(diǎn)信息(例如針對某層的指示燈控制信息)。112 can的硬件實(shí)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(shí)現(xiàn)與mcu的通信，但為了具有更好的實(shí)時(shí)性

5、，一般采用中斷方式與mcu進(jìn)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(jìn)一步提高can總線節(jié)點(diǎn)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。113 can的報(bào)文格式 在總線中傳送的報(bào)文，每幀由7部分組成。can協(xié)議支持2種報(bào)文格式，其唯一不同是標(biāo)識符(id)長度不

6、同，標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴(kuò)展格式為29位。本設(shè)計(jì)中使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀，由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、crc域、應(yīng)答域和幀結(jié)尾等7種位域組成，如圖3所示。 其中數(shù)據(jù)域的長度為08個字節(jié)。仲裁域由標(biāo)識符和rtr組成，在標(biāo)準(zhǔn)格式中，標(biāo)識符為11位。在本例通信協(xié)議的制定中，標(biāo)志位的前4位用作通信的類型碼，后7位用作can節(jié)點(diǎn)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(yùn)動方向等。12 led顯示模塊 本模塊由3片8x8 led顯示屏以及以單片機(jī)為核心的驅(qū)動電路構(gòu)成。led顯示屏由led點(diǎn)陣顯示器p2158構(gòu)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

7、逐列)掃描方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號，反復(fù)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(jī)為核心的驅(qū)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88點(diǎn)陣led顯示屏上顯示相應(yīng)的信息?？刂菩盘栍蒻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(zhuǎn)并行后來驅(qū)動led點(diǎn)陣的行；另一路經(jīng)過鎖存器68595，串行轉(zhuǎn)并行后驅(qū)動led點(diǎn)陣的列。led點(diǎn)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(shè)計(jì) 電梯外呼板軟件設(shè)計(jì)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(shí)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(yīng)的數(shù)據(jù)存到一個顯示緩存區(qū)進(jìn)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(yīng)指示燈亮，同時(shí)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(yīng)答機(jī)制。3