教学楼智能照明控制系统中LIN总线的应用研究

论文摘要

针对高校教学楼照明管理中电能浪费的现象,设计一套智能教学楼照明控制系统很有必要。CAN总线作为一种现场总线,具有实时性强、可靠性高、通信速率快、结构简单、互操作性好等特点,应用于教学楼智能照明控制系统中具有一定的优势。而LIN总线作为一种面向底层控制的新型低成本串行通信网络,其目标是为CAN总线提供辅助功能。通过CAN/LIN总线组网可以降低系统的实现成本。因此,对LIN总线技术在教学楼智能照明控制系统中的应用进行研究具有一定的现实意义。本文首先综合分析了教学楼智能照明控制系统的研究现状,提出了一种基于CAN/LIN总线的教学楼智能照明控制系统方案,并对教室内LIN总线控制子网进行结构和功能设计。其次根据LIN总线协议规范,结合教学楼智能照明控制系统的功能需求,考虑成本及开发难易程度等因素,确定了基于AT89C52+TJA1020的LIN物理实现方案。然后重点研究了LIN通信协议的软件实现方案。根据LIN总线协议的分层结构模型,采用结构化程序设计方法,通过编程实现了基于普通51单片机的LIN总线通信协议。通过对LIN协议的数据链路层和应用层进行程序编写,实现LIN总线通信网络节点间报文帧的发送、接收以及整个网络节点间的有序通信;通过定义通信系统与用户应用程序之间的接口,为系统控制功能的扩展打下基础;通过在Proteus软件仿真环境中对系统进行调试仿真,验证了通信程序的正确性。最后给出一个基于LIN总线通信系统实现控制功能的应用示例。根据课题的要求,本文完成了LIN总线通信协议及其应用在教学楼智能照明控制系统中实现方法的研究,通过编程实现了LIN总线通信系统设计。经仿真验证,系统方案设计合理,兼具通用性和扩展性,对LIN总线技术应用在教学楼照明控制系统中实现智能照明控制具有一定的参考价值,应用前景广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 教学楼智能照明控制系统的研究现状
• 1.3 LIN总线应用于教学楼智能照明控制系统中的优势
• 1.4 课题研究内容与章节安排
• 2 LIN总线协议规范分析
• 2.1 LIN规范的产生与发展
• 2.2 LIN的参考模型
• 2.3 LIN协议通信机制
• 2.3.1 主机任务和从机任务
• 2.3.2 报文帧
• 2.3.3 任务表
• 2.4 LIN通信协议实现方法
• 2.4.1 报文传输
• 2.4.2 报文滤波与报文确认
• 2.5 LIN网络管理
• 2.6 LIN的物理层规范
• 2.7 本章小结
• 3 教学楼智能照明控制系统中LIN总线应用设计
• 3.1 教学楼智能照明控制系统结构及功能分析
• 3.1.1 系统总体结构
• 3.1.2 系统功能分析
• 3.2 LIN控制子网通信系统及节点方案设计
• 3.2.1 LIN协议的实现方案确定
• 3.2.2 LIN通信主节点硬件规划
• 3.2.3 LIN通信从节点硬件规划
• 3.3 实现LIN协议的软件方案
• 3.4 本章小结
• 4 LIN总线通信协议软件模块设计实现
• 4.1 软件开发平台的选择
• 4.2 数据链路层设计
• 4.2.1 主机节点数据链路层设计
• 4.2.2 从机节点数据链路层设计
• 4.3 应用层设计
• 4.3.1 主机节点应用层设计
• 4.3.2 从机节点应用层设计
• 4.4 通信模块的调试与验证
• 4.4.1 调试工具的选择
• 4.4.2 数据链路层程序的调试与验证
• 4.4.3 应用层程序的调试与验证
• 4.5 本章小结
• 5 LIN总线通信控制系统应用示例
• 5.1 LIN总线示例模块介绍
• 5.2 主机节点的控制功能实现
• 5.3 从机机节点的功能实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢