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楼宇智能照明控制系统设计选题背景和意义及调研综述

1.1选题背景和意义

随着信息控制技术的发展,现代化建筑中的楼宇自控

设备和不同功能的系统越来越多,越来越复杂。但无论何种

建筑,也不论该建筑的智能化程度有多高,照明控制一直

在其楼宇自控系统中占据十分重要的位置。目前，我国照明

用电占建筑用电的20%-30%，该项目是一种基于单片机

89C51和CAN总线的智能照明系统硬、软件设计。该系统可

根据对光强度的不同需求，均匀调节环境内光照强度，实

现室内照明的人性化、个性化。

传统的控制方法是将被控制的设备用连线引入控制室,

这样不仅造成电力电缆铺设过多,增加了投资成本,而且

还大大增加了灯回路的辐射干扰,对空间电磁环境造成了

污染。智能照明控制系统为现代化建筑楼宇照明提供了新途

径—微机型灯光控制系统。它采用网络控制技术,使得照明

灯的电力线路可以不再经过控制室,而直接引入顶棚或马

道。这种控制方法不仅可以方便地控制灯光的亮度,还减少

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了电力线路及相应设施投资,减少了灯回路的辐射干扰,而

且可以使灯回路采用母线方式布线,线路规整,便于安装维

修。但在目前使用的微机型灯光控制系统中,由于网络通信

大多采用RS-232、RS-485、20mA电流环等通信方式[1],因

而普遍存在通信距离短、数据传输速度慢、误码率高、可靠

性差等问题[2]。CAN总线是现场总线的一种,具有通信速率

高、开放性好、报文短、纠错能力强以及控制简单、扩展能

力强、系统成本低等技术特点和一系列优点。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。通

信速率可达1MBPS。其特点有：

（1）CAN总线通信接口集成了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、循环冗余检验、优先级判别等工作。

（2）CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址

编码，而代之以对通信数据块进行编码。CAN协议采用CRC

检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠

性。

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（3）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总线的微机灯光控制系统就是采用现场总线控制

技术[3],构成全分散式微机灯光控制系统,有效地解决了微

机型灯光控制系统的不足。CAN总线所需的完善的通信协议

[4]可由CAN控制器芯片和接口芯片实现,大大降低了系统

的开发难度、组成成本,缩短了开发周期。该系统投资少、

功能强、可靠性高、便于扩展,特别适合大型的智能办公大

厦对灯光设备的控制需要。在市场上具有强劲的竞争力。

1.2课题关键问题及难点

该课题的关键技术是CAN总线技术。CAN（controller

areanetwork）是一种有效支持分布式实时控制的串行通

信网络。CAN总线控制器可工作于多种方式，并采用无损结

构逐位仲裁竞争方式向总线发布数据(它废除了站地址编

码，代之以对通信数据进行编码，这可使不同节点同时接收

到相同的数据，使CAN总线构成的网络测控节点之间的数

据通信实时性更强，并且容易构成冗余结构，