总线技术在LED亮化工程中的应用
该系统硬件主要由电源供电模块、CAN /RS485中继器模块与LED 彩灯控制模块以及两级总线网络接口等部分组成。
4. 1 电源模块
如图2所示, 系统分两路电源, 一路5V 给芯片供电, 一路15V 给LED 组合供电, LED 单色由四个LED串联, 由于每个LED 压降约为2 ~ 3V, 使得LED供电需要较大的电压, 所以系统设计采用15V供电。由于系统配电为24V 开关电源, 需要稳压器件前端加稳压管以降压, 并且串联磁珠以隔离外界干扰。5V 电压部分经过DC 隔离模块可产生完全隔离的另一路5V 电源, 给CAN 收发器隔离另一端供电。
图2 电源供电电路
4. 2 CAN /RS485中继器模块
4. 2. 1 ATMega128与SJA1000接口电路
ATM ega128 是ATMEL 的一款具有128K 可编程FLASH和4K SRAM 的8位微处理器, 作为中继器模块的主控芯片, 完全能够满足系统需要。
CAN 总线控制器SJA1000 是一个独立的CAN控制器, 它与PCA82C200的硬件和软件兼容, 具有一系列先进的功能, 特别适合系统优化、诊断和维护等方面的应用。SJA 1000有两种不同的操作模式:
Bas绕线电感器icCAN 模式和PeliCAN 模式。笔者采用的是Pe liCAN模式, 该模式能够处理所有CAN2. 0B 规范的帧类型。
单片机通过软件实现SJA1000 的初始化, 控制SJA1000实现数据的接收和发送等。ATMega128与SJA1000的电路连接如图3所示。
图3 CAN /RS485中继器模块电路
4. 2. 2 CAN总线接口模块
SJA1000 通过一条串行数据输出线TXD 和一条串行数据输入线RXD 连接到AT82C250 收发器,AT82C250通过两个有差动接收和发送能力的总线终端CANH 和CANL连接到总线线路, 电感器厂家如图3所示。
为了增强总线塑封电感器节点的抗干扰能力, SJA1000的TX0、RX0并不直接与82C250的TXD、RXD相接, 而是通过高速光耦6N 137隔离相接, 很好地实现了总线上各节点间的电气隔离。此时, 光耦两端的电源必须隔离, 如图2所示, 采用DC隔离模块实现。这虽然增加了接口电路的复杂性, 但却提高了节点的稳定性和安全性。
4. 2. 3 RS485总线接口模块
中继器的另一端是RS485网络, 节点收发器采用MAX487, 可以连接128个节点, 笔者在实际硬件中设计一个中继器连接32 个彩灯节点。接口电路如图3所示。
4. 3 LED控制模块
LED控制模块中, 每个节点采用AT89C2051 作为微控制器, 收发器接口选用MAX487。AT89C2051接收中继器发来的数据, 功率电感进行解码后产生控制数据,对每一个LED组合进行PWM 调光。每个彩灯节点有四组LED组合, 每组包含R、G、B三色混合, 因此共需要12路PWM 信号。如图4所示, 单片机三路PWM 信号经过ULN2003 驱动LED 串, 串联回路中必须串联电阻以限流, 否则会烧坏LED。
图4 LED控制模块结构图及驱动电路
5 系统软件设计
彩灯控制系统软件设计主要包括三大部分: PC机生成彩灯动作文件、中继器数据传输控制以及LED调光控制软件。其中PC软件采用V isual Stud io 2005设计, CAN /RS485中继器软件采用W inAVR 2008设计, 彩灯控制节点模块软件采用K eil设计。
5. 1 PC机界面设计
PC机界面是用户进行彩灯光效设定的交互平台, 该平台上具模压电感有所有的设定、编辑和预览功能。设定参数主要包括CAN 总线通讯参数设置, 彩灯的动作方式、显示模式、过渡效果、过程时间以及静态图片与动态图片的选择等。编辑是通过选择相应的刷笔, 同时设定线型、线宽等参数来编辑图片的属性。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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