毕业论文-电梯呼梯控制器外呼板的设计.doc

南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文） 学院（系）： 电子与电气工程系 专 业：电气工程及其自动化 学 生： 指导教师： 完成日期 2011 年 5 月 南阳理工学院本科生毕业设计（论文） 电梯呼梯控制器外呼板的设计 Call-Board Design of Elerator Hall Calling Controller 总计： 毕业设计（论文）21 页 表 格： 2 个 插 图 ： 14 幅 南南 阳阳 理理 工工 学学 院院 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 电梯呼梯控制器外呼板的设计 Call-Board Design of Elerator Hall Calling Controller 学 院（系）： 电子与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 李晓亮 学 号： 97107003 指 导 教 师（职称）： 牛军 （副教授） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology 电梯呼梯控制器外呼板的设计 I 电梯呼梯控制器外呼板的设计 电气工程及其自动化 李晓亮 摘 要 电梯控制技术在历经继电器控制阶段，微机控制阶段之后进入了现场总线 控制阶段。与其它几种现场总线比较而言，CAN 总线是最易实现，价格最为低廉的一种， 在众多领域被广泛采用。 本文主要是对外呼板的设计，自定义了一系列的 CAN 通信协议，选择 SJ1000 控 制器和总线收发器 PCA82C250 为主体组成通信控制模块。提出了外呼板的实现方法， 使用 PHILIPS 公司的 SOC51 系列单片机 P89C58X2 作为控制单元，给出包括电源单元、 通讯单元、显示单元以及 IIC 模块和复位电路的设计方法。实现基于 SJA1000 的 CAN 节点的软硬件的设计，选用较常用的 57 点阵对电梯主板传来的楼层和电梯状态等信 息进行滚动显示，并给主板传送收集到的按钮信息。最后提出了外呼板软件设计的流 程。 关键词 电源模块；通讯模块； CAN 总线设计；显示电路；复位电路 电梯呼梯控制器外呼板的设计 II Call-Board Design of Elerator Hall Calling Controller Electrical Engineering and Automation Specialty LI Xiaoliang Abstract: After suffering relay control level and microcomputer control level,the Elevator control technology comes into field buscontrol level. Compared with the other field buses,CAN bus is the cheapest and the most easy to realize.It is abroadly used in throng domain. This paper is mainly Hall Call board design.It customs a series of CAN communication protocol,chooses the SJ1000 controller and bus transceiver PCA82C250 as principal part to form the correrpondence control module.In the paper,it proposes the implement method of Hall Call board.Using P89C58X2 of PHILIPS Corporations 80C51 series as the control unit,it advances design method of power source unit,communication unit,display unit and the IIC module and reset circuit.The design realizes software and hardwares design of CAN node,based on the SJA1000,selects the commonly used 57 lattice to achieve trundle display of floor and status signal sent from the motherboard and remits the collected button information to motherboard.In the last,it proposed Hall Call board software design process. Key Words: Design of power module; communication module; design of CAN bus; display circuit; reset circut 电梯呼梯控制器外呼板的设计 III 目 录 1 引言.1 2 外呼板的硬件设计总体架构.2 3 电源模块.3 4 通讯模块.5 4.1 JA1000 简介.5 4.2 JA1000 内部结构.6 4.3 JAIO00 寄存器结构及地址分配 .6 5 CAN 总线设计 .7 5.1 CAN 总线简介.7 5.2 CAN 总线驱动器 PCA82C250 .8 5.2.1 PCA82C250 概述.8 5.2.2 PCA82C250 功能描述.9 5.2.3 PCA82C250 使用时应注意的问题.10 5.3 基于 PAC82C50 的 CAN 节点设计 .10 5.3.1 CAN 节点硬件设计.10 5.3.2 CAN 节点软件设计.12 6 显示电路.12 6.1 显示电路 .12 6.2 按键登记灯和状态显示 .15 7 IIC 模块和复位电路 .16 8 外呼板软件设计.17 附录.18 结束语.19 参考文献.20 致谢.21 电梯呼梯控制器外呼板的设计 1 1 引言 电梯是机电一体的高层建筑的复杂运输设备。它涉及机械工程、电子技术、电力 电子技术、电机与拖动理论，自动控制理论等多个科学领域。 经过 150 年的发展，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制 方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等， 多台电梯还出现了并联控制，智能群控;双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输 能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、 三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。 如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电 梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节 能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领 域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉1。 电梯呼梯控制器是电梯一个重要组成，用于给出每一楼层的呼叫请求信息，并显 示电梯当前运行情况。乘客可以通过显示器，按键等了解到电梯运行的大量信息。早 期的电梯控制是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高 等缺点，而且在层数增加时，配线变化给制造及安装带来诸多不变。 而后出现的微机控制电梯技术具有许多优点，最大的优点是将信号传输与交换功 能联系在一起，使得视频信号、音频信号、计算机数据都利用 0、1 二进制代码在同一 网络里传输和交换。这种以数字化为共同语言彼此相容和沟通的特性。使各种形式的 信息传输速度大大加快，使得整个系统更加有效。但呼梯和主控之间通信是采用点对 点的通信方式，主控器通过楼层显示线，方向显示线等多根信号线直接与每一层楼的 呼梯板进行直接连接。当电梯楼层增加时，各类信号迅速增加，使得系统连线异常复 杂，给制造及安装带来诸多不便。大量的数据交换严重影响电梯的运行效率，对于实 时性和安全性要求都很高的电梯控制系统来说无疑致命的2。 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局 域网。现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。通信标准的公开、 一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。功能块与结构的规范化使相同功 能的设备间具有互换性。控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性3。 现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的 领域；一对双绞线上可挂接多个控制设备，便于节省安装费用；节省维护开销；提高 了系统的可靠性；为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。它的出现为分布式控制 系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持，迅速地在各个 领域得到广泛的应用。其在电梯控制系统的应用具有很大的优越性:可以实现无触点逻 电梯呼梯控制器外呼板的设计 2 辑线路，提高系统可靠性；编程控制程序灵活性大，可以适应不同功能要求；可以实 现故障显示，使得维修方便；使得电梯控制系统体积减小，成本降低，节省能源；可 以减少控制装置的占地面积。 CAN,全称为“Controller Area Network”, 是国际上应用最广泛的现场总线之一， 由 20 世纪 80 年代初德国 Bosch 公司开发。 与其它几种现场总线比较而言，CAN 总线 是最易实现，价格最为低廉的一种。作为工业控制的底层网络，CAN 总线通波特率可高 达 1MbpS，最远距离可达 10km；通讯采用短帧结构，使得数据传输的时间短，受干扰 的几率低，并且 CAN 总线协议有良好的检错措施，因此 CAN 总线通讯的可靠性较高。 由于 CAN 总线的安全性，实时性，简单易操作性和价格低廉，使其十分适合在电梯通 讯中应用45。 根据国内外资料报道，CAN 技术已应用于家用电器和智能楼宇以及小区建设中。如 安防系统、抄表系统、家电控制等。它投资少，每个节点可以随机访问，通信速度完 全满足要求，且在这类应用中数据交换量都很少。适当的网关如 CAN 与 TCP/IP 协议的 转换，可以使一个居室或一栋大楼的现场 CAN 信息转变为 Internet 的形式外传，或反 过来通过这类网关把外部网传来的信息转换为 CAN 的形式，此即实现了所谓的远程控 制。 本文提出了基于 CAN 总线的电梯外呼板的设计和实现方法。 采用 CAN 总线后，通过串行通信方式，构成控制器局域网。它可以使整个控 制系统的控制信号线数从数百根减少到几根，极大地方便了电梯的安装和维修，提高 了电梯的运行效率，并增强了电梯运行的实时性控制，系统的灵活性与可靠性得到了 提高。而且对于不同楼层数的控制系统只需在 CAN 总线中加入相应数目的呼梯控制器 即可，主控制器硬件软件不需做任何改动，使得电梯控制系统安装更加灵活和方便， 为进一步实现多台电梯群控、远程监控、楼宇自动化提供便利接口，具有广阔的应用 前景。 2 外呼板的硬件设计总体架构 电梯外呼板是电梯的一个重要组成部分。外呼板即电梯厅外显示板，其功能主要 有两个：一是显示电梯主板传来的楼层和电梯状态等信息，另外一个就是给主板传送 收集到的按钮信息。楼层和电梯状态等信息一般通过 LCD、LED、数码管或点阵等来显 示。本系统选用较常用的 57 点阵滚动显示，通讯方式采用 CAN 总线。CAN 总线的主 要功能如表 1 所示。 表 1 CAN 总线的主要功能 序号功能功能要求备注 电梯呼梯控制器外呼板的设计 3 输入 1 本层上带卡键功能:当按钮长按120s 时自动屏蔽该按钮 2 本层下带卡键功能:当按钮长按120s 时自动屏蔽该按钮 3消防返 只有设置在基站的外召板有效 4 锁只有设置在基站的外召板有效 5 备用输多功能输出:1.上行召唤，2.下行召唤，3.消防返 基 6 备用输多功能输出:1.上行召唤，2.下行召唤，3.消防返 基 输出 1 上行召与输入口同步 2 下行召与输入口同步 3 备用输与输入口同步 4 备用输与输入口同步 5 按键蜂当有按下以上输入的按钮时发出提示音 6 辅助 1电梯满载时此灯闪烁超载灯或司机 7 辅助 2电梯超载时此灯闪烁超载灯或消防或满 8 消防运电梯处于消防状态时此灯闪烁 9 楼层显根据轿厢的位置显示，并要兼容液晶屏显示 10 运行方根据轿厢的运行方向显示，并要兼容液晶屏显示 11 故障输根据所发生的故障提示 为了满足系统功能需求，外呼板的设计主要分为电源模块、通讯模块、显示模块。 具体的硬件结构如图 1 所示。 按键输入AT89C51处理器 电源及晶振 状态显示显示状态选择 ICC模块 CAN通讯模块 楼层和方向显示 主控板 图 1 外呼板总体结构图 电梯呼梯控制器外呼板的设计 4 3 电源模块 采用 DC/DC 变换器芯片 MC34O63A 将 24VDC 电源转换成 SV 电源。MC34063 是一单片 双极型线形集成电路，专用于直流直流变换器控制部分。片内包含有温度补偿带隙基 准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出 1.5A 的开关电 流。它能使用最少的外界元件构成开关式升压变换器、降压变换器和电源反向器。 特点: 在 3.0-40V 的输入电压下工作； 短路电流限制； 低静态电流； 输出开关电流可达 1.5A(无外接三极管)； 输出电压可调节； 工作振荡频率从 100HZ 到 1OOKHZ。 MC34063A 引脚图和电路原理图如图 2 和图 3 所示。 图 2 MC34063A 引脚图 电梯呼梯控制器外呼板的设计 5 图 3 电源电路 比较器的反相输入端(脚 5)通过外接分压电阻 R45、R46 监视输出电压。其中，输 出电压 U0=1.25(1+R46/R45)。由公式可知输出电压 U0 仅与 R45、R46 数值有关，因 1.25V 为基准电压，恒定不变。若 R45、R46 阻值稳定，U0 亦稳定。脚 5 电压与内部基 准电压 1.25V 同时送入内部比较器进行电压比较。当脚 5 的电压值低于内部基准电压 (1.25V)时，比较器输出为跳变电压，开启 R-S 触发器的 S 脚控制门，R-S 触发器在内 部振荡器的驱动下，Q 端为“1”状态(高电平)，驱动管 T2 导通，开关管 T1 亦导通， 使输入电压 Uf 向输出滤波器电容 C0 充电以提高 U0，达到自动控制 U0 稳定的作用。反 之，当脚 5 的电压值高于内部基准电压(1.25V)时，R-S 触发器的 S 脚控制门被封锁， Q 端为“0”状态(低电平)，T2 截止，T1 亦截止。振荡器的 Ipk 输入(脚 7)用于监视开 关管 Q1 的峰值电流，以控制振荡器的脉冲输出(到 R-S 触发器的 R 端)。脚 3 外接振荡 器所需要的定时电容 Ct 电容值的大小决定振荡器频率的高低，亦决定开关管 T1 的通 断时间。脚 6 为 V 端，脚 8 为驱动管 T2 的集电极开路引出脚，脚 1 为开关管 T1 的集 电极开路引出脚。脚 2 为开关管 T1 的发射极开路引出脚，脚 4 为信号地。 具体的设计步骤如下: Vout=5V；Vin=24V；Imax=1.5A；Vref=1.25V。 电阻 R45，R46 的选择: 电阻 R46 选择 1K，那么: R46=R45(Vout/Vref-1)=1K(5V/1.25V-1)=3K。 电梯呼梯控制器外呼板的设计 6 4 通讯模块 4.1 JA1000 简介 SJA1000 是一种独立的 CAN 控制器，主要用与移动目标与一般工业坏境的区域网络 控制。它是 Philips 半导体公司 PCA82C200CAN 控制器(BasicCAN)的替代品，而且它增 加了一种新的操作模式 PeliCAN，这种模式支持具有很多新特性的 CAN2.OB 协议。 SJA1000 的基本特性如下: 引脚与 PCA82C200 独立 CAN 控制器兼容。 电器参数与 PCA82CZOO 独立控制器兼容。 具有 PCA82CZOO 模式(即默认的 BasiCCAN 模式)。 有扩展的接收缓冲器 64 字节，先进先出(FIFO)。 支持 CAN2.OA 和 CAN2.OB 协议。 支持 n 位和 29 位标示码。 通信位速率可达 1MbPs。 PeliCAN 模式的扩展功能有: 读/写访问的错误计数寄存器； 可编程的错误报警限额寄存器； 最近一次错误代码寄存器； 对每一个 CAN 总线错误的中断； 有具体位表示的仲裁丢失中断； 单次发送； 听从模式； 支持热插拔； 验收滤波器的扩展； 接收自身报文； 24MHz 时钟频率。 可与不同的微处理器接口。 可编程的以 N 输出驱动配置。 温度适应范围大。 4.2 JA1000 内部结构 SJA1000 的内部结构主要由接口管理逻辑 IML、信息缓冲器(含发送缓冲器 TxB 和 接收缓冲器 RXFIF0)、位流处理器 BSP、接收过滤器 ASP、位时序处理逻辑 BTL、错误 管理逻辑 EML、内部振荡器及复位电路等构成。IML 接收来自 CPU 的命令，控制 CAN 寄 存器的寻址并向控制提供中断信息及状态信息。CPU 的控制经 IML 把要发送的数据写入 电梯呼梯控制器外呼板的设计 7 TXR，TXB 中的数据由 BSP 处理后经 BTL 输出到 CAN BUS。BTL 始终监视 CAN BUS，当检 测到有效的信息头“隐性电平一控制电平”的转换时启动接收过程，接收的信息首先 要由位流处理器 BSP 处理，并由 ASP 过滤，只有当接收的信息的识别码与 ASP 检验相 符时，接收信息才最终被写入 RXB 或 RXFTF0 中。RXFTF0 最多可以缓存 64 字节的数据， 该数据可被 CPU 读取。EML 负责传递层中调制器的错误管制，它接收 BSP 的出错报告， 促使 BSP 和 IML 进行错误统计。 4.3 JAIO00 寄存器结构及地址分配 表 2 是工作在 BASIC AN 模式下的 SJAI000 的寄存器结构及地址分配表。CAN 控制 器工作模式的设定、数据的发送和接收等都是通过这些寄存器来实现的。时钟分频寄 存器 OCR 用于设定 SJAI000 工作于 BASICCAN 还是 PeliCAN，还用于 CLKOUT 引脚输出 时钟频率的设定，在上电初始化控制器时必须首先设定；在工作模式下，控制寄存器 CR 用于控制 CAN 控制器的行为，可读可写；命令寄存器 CMR 只读写；状态寄存器 SR 只 能读；而 IR、ACR、AMR、BTRO、BTRI、OCR 在工作模式下读写无意义。通常，在系统 初始化时，先使 CR.O=1，SJA10OO 进入复位模式。在此模式下 IR、ACR、AMR、BTRO、BTRI 及 OCR 均可读可写，此时设置相应的初值。当退出复位模 式时，SJA10OO 即按复位时设定的相应情况工作于工作模式，除非再次使芯片复位，否 则上次设定的值不变。当需要发送信息时，若发送缓冲器空闲，由 CPU 控制信息写入 TXB，再由 CMR 控制发送;当接收缓冲器 RXFIF0 未满且接收信息通过 ASP，则接收到的 信息被写入 RXFIF0 可通过两种方法读取接收到的信息。一种方法是，在中断被使能的 情况下，由 SJA1000 向 CPU 发中断信号，CPU 通过 SR 及 IR 可以识别该中断，并读取数 据释放接收缓冲器；另一种方法是直接读取 SR，查询 RXFIFO 的状态，当有信息接收时， 读取该信号自并释放接收缓冲器。当接收缓冲器中多条信息时，当前的信息被读取后， 接收缓冲器有效信号会再次有效，通过中断方式或查询方式可以再次读取信息，查到 RXFIFO 中的信息被全部读出止。当 RXFIFO 己满，如还有信息被接收，此接收信息不被 保存，且发出相应的缓冲器溢出信号供 CPU 读取处理。 表 2 各种类型的数据对传输服务质量的要求 寄存器地址寄存器名地址寄存器名地址 控制寄存器 CR 0 测试寄存器 9RDID020 命令寄存器 CMR 1 发 TXID010RDID121 状态寄存器 SR 2 送 TXID111RXDATA122 中断寄存器 JR 3 缓 TXDATA112 接受代码寄存器 ASR 4 冲 接受屏蔽寄存器 AMR 5 器 位定时寄存器 BTR0 6T 接 收 缓 冲 器 RXDATA929 电梯呼梯控制器外呼板的设计 8 位定时寄存器 BTR1 7TXDATA819 输出控制寄存器 OCR 8 时钟分频寄存器 OCR 31 5 CAN 总线设计 5.1 CAN 总线简介 CAN 是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，具有物理层， 数据链路层和应用层三层协议。通信速率可达 1MBPS。CAN 总线专用接口芯片中以固件 形式集成了 CAN 协议的物理层和数据链路层功能：可完成对通信数据的成帧处理，包 括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等多项工作。CAN 总线各节点之间 依据优先权进行总线访问，以广播的形式进行通信。CAN 具有以下特性67： CAN 总线采用了多主竞争式总线结构，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。CAN 总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信 息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信，通信方式灵活，且无需站地址等 节点信息，利用此特点可方便地构成多机备份系统。 CAN 总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片己经商品化， 性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。CAN 总线插卡可以任意插在 PCATXT 兼容机上，方便地构成分布式监控系统。 CAN 网络上的节点信息可分为不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级 的数据最多可在 134s 内得到传输。 CAN 采用无破坏性的基于优先权的总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信 息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续 传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不 会出现网络瘫痪情况。 CAN 只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传输 数据，无需专门“调度”。 CAN 的直接通信距离最远可达 10KM(速率 5KPs 以下)，通信速率最多可达 1MbPs(通信距离最长为 40M)。 CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路，可达 110 个；报文标示符可达 2032 种(CAN2.0A)，而扩展标准(CAN2.0B)的报文标示符几乎不受限制。 CAN 采用短帧结构，传输时间短，受干扰的概率低，具有极好的检错结果。 CAN 的每帧信信息、都有 CRC 校验及其它检错措施，保证了数据出错率极低。 CAN 的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。 CAN 节点在错误严重的情况时，具有自动关闭功能，以切断该节点与总线的联系， 使总线上的其它节点及其通信不受影响，抗干扰能力强，可靠性高。 电梯呼梯控制器外呼板的设计 9 CAN 总线产品由于结构简单、应用灵活方便、可靠性强、价格低廉等优点，越来越 受到工业界青睐。据 1992 年成立的国际 CAN 用户和制造商非营利组织 CIA (CAN in Automation)统计，在 1998 年销售了 9700 万个节点。其中 80%安装于欧洲(其中又有 80%安装于德国)。CAN 节点的 80%应用于车辆，其余应用于嵌入式网络和工业控制系统， 如工厂控制系统、机器人控制系统、监测系统、机床控制系统等。在欧洲高能物理项 目 CERN 中也采用了 CAN 总线8。 5.2 CAN 总线驱动器 PCA82C250 5.2.1 PCA82C250 概述 PCA82C250 是 PhiliPs 公司的总线接口芯片，CAN 控制器与物理总线之间的接口， 它最初是为汽车中的高速应用(达 1 MPS)而设计的。器件可以提供对总线的差动发送和 接收功能。其主要特性如下9： 与 15011898 标准完全兼容； 高速率(最高可达 1Mbps)； 具有抗汽车环境下的瞬间干扰，保护总线能力； 采用斜率控制，降低射频干扰； 过热保护； 总线与电源及地之间的短路保护； 低电流待机模式； 未上电节点不会干扰总线； 总线至少可连接 110 个节点； 5.2.2 PCA82C250 功能描述 图 4 PCA82C250 功能框图 电梯呼梯控制器外呼板的设计 10 图 5 PCA82C250 管脚图 PCA82C250 的功能框图和管脚图如图 4 和图 5 所示，各引脚的功能如下10： 1 脚:欲发送数据的输入端； 2 脚:电源地端； 3 脚:电源端； 4 脚:接收数据的输出端； 5 脚:参考电压的输出端； 6 脚:低电平 CAN 总线输入/输出端； 7 脚:高电平以 N 总线输入/输出端； 8 脚:总线脉冲斜率控制电阻连接端。 PCA82C250 驱动电路内部具有限流电路，可防止发送输出级对电源、地或负载短路。 虽然短路出现时功耗增加，但不致使输出级损坏。若结温超过大约 160，则两个发送 器输出端极限电流将减小，由于发送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的温升11。 PCA82C250 采用双线差分驱动，可以提供对总线数据的差动发送能力和对通信总线 数据的差动接收能力，有助于抑制恶劣电气环境下的瞬变干扰。其引脚 8(RS)较为特殊， 该引脚用于选择电路自身的工作方式:高速、斜率控制和待机。该脚接地时， PCA82C250 工作于高速通信方式；接一个一定阻值的电阻器后再接地，用于控制发送数 据脉冲的上升和下降斜率(斜率正比于引脚 8 上的电流值)，用以减少射频干扰；该脚 接高电平时，电路进入低电流待机状态。在这种方式下，发送器被关闭，接收器转至 低电流工作，但接收器仍可对 CAN 总线上的“显性”位做出反应。 如果 PCA82C25O 处于通信总线的网络终端，在总线上需要加一个 120 左右 的匹配电阻12。 5.2.3 PCA82C250 使用时应注意的问题 以 N 节点的接收发送端均为差分输入输出，所以一般来说，在媒体上只要能够呈 现两种电平的模拟量差，就可以满足 CAN 的要求。使用 PCA82C25O 作为 CAN 控制器。 电梯呼梯控制器外呼板的设计 11 与物理总线之间的接口时应注意以下几个问题1314: 注意电缆的终端阻抗匹配。这直接影响 CAN 总线是否能正常工作和网络性能。 尽可能地提高接收端的共模抑制能力。 当网络的规模较大时(节点数和网线长度)，必须考虑增加输出电流，以提高输 出驱动能力。 5.3 基于 PAC82C50 的 CAN 节点设计 5.3.1 CAN 节点硬件设计 在图 6 中，AF89C51 单片机的 ALE、WR、RD 端分别控制 SJAIO00 的 ALE、WR、RD 端， 地址和数据线由 PO 口分时复用。由于 SJA100 的总线驱动能力有限，不能直接与总线 连接，故需添加 CAN 接口电路，主要是用 PHILIP 公司生产的 PCA82C250 芯片实现电平 的转换，以满足 CAN 总线通信要求，并可调整转换速度和防止大的干扰。另外，为了 避免总线上的各种干扰给通信电路带来的影响，设计时在 CAN 控制器和 CAN 收发器之 间加了两片起了隔离作用的光祸芯片 6N137。 为了进一步提高 CAN 总线节点的抗干扰能力，SJA100O 的 TXO 和 RXO 通过光藕 6N137 与 82C250 的 TXD 和 RXD 相连，这样就很好地实现了 CAN 总线上各节点间的电气 隔离。82C250 的供电应采用单独隔离的电源，设计中采用了 DC- DC 电源模块来实现电 源隔离。 在进行电路设计时应该注意以下几点，否则达不到预期的效果15: 总线两端必须接 2 个终端匹配电阻，忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及 可靠性大大降低。 PCA82C25O 为 CAN 控制器和物理总线之间的接口，它可以提供向总线的差动发送 能力和 CAN 控制器的差动接收能力，TXD 和 RXD 引脚分别发送经过驱动后的发送和接收 信号.其引脚 8(RS)可以选择 2 种不同的工作方式:把该引脚直接与地相连，系统将处于 高速工作方式，在这种方式下，为避免射频干扰，建议使用屏蔽电缆作总线；而在波 特率较低，总线较短时，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取决于 RS 的阻值， 实践表明 15-200k 为 RS 较理想的取值范围，在这种方式下可用双绞线作总线(系统采 用该工作方式)。 SJA100O 的 TX 脚悬空，Rxl 引脚的电位必须维持在约 0.5VCC 上，否则， 将不能形成 CAN 协议要求的电平逻辑。 电梯呼梯控制器外呼板的设计 12 图 6 CAN 节点硬件图 5.3.2 CAN 节点软件设计 要实现节点的数据信息收发传送，对 CAN 的初始化非常关键，直接决定着网络节 点对协议的遵守。初始化是通过单片机对 SJA1000 内个功能寄存器进行控制字的写入 完成的，SJAIOOO 内部功能寄存器共 10 个，它们分别是：控制寄存器(CR)；命令寄存 器(CMR)；状态寄存器(SR)：中断寄存器(IR)；接收代码寄存器(ACR)；接收屏蔽寄存 器(AMR)；总线时序寄存器 0(BTRO)；总线时序寄存器 1(BTRI)；输出控制寄存器(OCR)； 电梯呼梯控制器外呼板的设计 13 测试寄存器。这些寄存器分别有自己固定的 CAN 地址，单片机通过寻址这些寄存器， 并写入响应控制字来实现与 SJAI000 之间状态、控制和命令信息的交换。初始化完成 后，节点就可在单片机收发送程序的控制下执行信息收发任务。数据信息发送流程图 如图 7 所示16。 6 显示电路 6.1 显示电路 显示部分主要由 3 个 57 的 LED 组成，一个显示方向，另外两个显示层数。LED 采用的型号是行线是阳极，列线是阴极。为了使口线的资源合理的分配，三个 LED 的 行线分别接在一起，由串转并芯片 74LS164 驱动 NPN 三极管进行控制。每次只显示一 行，七行轮流显示。而三个 LED 的列线则分别由三个 74LS373 来控制，因为每个 LED 列线只有五根，用 Pl 口来控制 74LS373，Pl.0、Pl.5 分别作为三个 74LS373 端口 1D- 5D 的输入，Pl.6、Pl.7、Pl.8 作为 3 片 74LS373 的片选端，每次只能选通一片 373。 显示电路如图 8 和图 9 所示。 SJA1000初始化 设置发送帧的识别码 确定发送数据的长度 将发送数据送SJA1000发送 缓冲区 启动SJA1000发送数据 结束发送 图 7 发送流程图 电梯呼梯控制器外呼板的设计 14 图 8 显示电路（a） 电梯呼梯控制器外呼板的设计 15 图 9 显示电路(b) 当电梯处于司机、检修、消防、满载、超载等状态时，外呼板需要显示相应的状 态。不同客户可能要求显示不同的状态，因此我们其中的每两种状态作为一个组合， 通过设定好的状态来进行显示。设定电路图如图 10 所示。 图 10 显示状态选择电路图 电梯呼梯控制器外呼板的设计 16 6.2 按键登记灯和状态显示 当电梯处于满载或是司机的状态时，需要该模块主要功能是上行按键灯、下行按 键灯、上到站灯、下到站灯、状态灯够成。按键登记灯电路如图 11 所示。 图 11 按键登记灯电路 状态显示电路如图 12 所示。 图 12 状态显示电路 7 IIC 模块和复位电路 当有外呼响应的时候，外呼板将通过 CAN 总线将响应的楼层数发给主控板。因此 在系统的运行过程中，楼层数必须保持不变的，一旦出现系统的掉电的情况，也不能 丢失该信息。因此我们需要将楼层数信息存放到 EEPROM，由于 P89C58X2 没有自带的 EEPROM，因此我们外接了一片 CAT1O25EEPROM 芯片用来保存楼层信息。同时 CAT1025 也作为系统的复位芯片使用。 电梯呼梯控制器外呼板的设计 17 CAT1025 是基于微控制器系统的存储器和电源监控的完全解决方案。它们利用低功 耗 CMOS 技术将 2K 位的串行 EEPOM 和用于掉电保护的系统电源监控电路集成在一块芯 片内。存储器采用 400KHZ 的 I2C 总线接口。 CAT1025 包含 1 个精确的 Vcc 监控测电路和 2 个开漏输出:RESET 和RESET。当 Vcc 低于复位门槛电压时，RESET 引脚将变为高电平, RESET将变为低电平。CATIO25 还包 含一个写保护输入(WP)。如果 WP 连接高电平，则写操作被禁止。复位电路图如图 13 所。 图 13 复位电路图 CAT1025 的管脚描述: RESET/ RESET 这是两开漏输出管脚，RESET 可用做手动复位出发输入。该管脚上 的强制复位条件可使器件启动或保持复位。RESET 管教需接下拉电阻，RESET 管脚需接 上拉电阻。 SDA:双向串行数据， SCL:串行时钟输入， MR:手动复位输入， WP:保护输入。当 WP 管脚连接到 Vss 或悬空时，允许对整个存储器执行写操作。 当 WP 管脚连接到 Vcc 时，存储器被写保护。这个管脚有一个内部下拉电阻。 8 外呼板软件设计 根据电梯实际运行的要求，外呼板的主控程序设计流程图如图 14 所示。外呼板接 收主控板发来的楼层信号和电梯运动方向并进行显示。同时采集呼梯信号，进行卡键 判断，如为卡键，则解蔽该层即不在该层停车；如非卡键，则通过 CAN 总线通信方式 上传楼层信号，主控板依据接收到的信号在相应的楼层停车。当接收到主控传来的到 电梯呼梯控制器外呼板的设计 18 达预定楼层信号时，熄灭楼层显示背景灯。当接收到主控传来的超载或满载信号时， 进行相应的显示以提醒用户。如无接收超载或满载信号，则正常显示楼层数和运动的 方向。外呼板程序流程图附图 1 所示。 电梯呼梯控制器外呼板的设计 19 附录 开始 显示该层楼层数 接受到主控信息 显示当前电梯楼层和运行 方向 是否按键？ 卡键？ 判断上行或下行并点亮相对应的背景灯 通过CAN接口向主控板传输按键请求 通过CAN接收主控到达目标层的信号 熄灭该层的按键背景灯 有满载信号？ 有超载信号？ 接受到电梯开始运行信号 启动满载