楼宇自动化系统的设计

楼宇自动化控制系统是采用现代化的传感技术、计算机通信技术对建筑物内所有机电设施进行信号采集、控制，提供有效安全的物业管理，使其设备应用在最良好的状态。本次设计是基于一套CAN总线的远程控制装置，通过CAN总线完成对现场设备的控制操作，并与CAN总线上其他设备完成数据的传输。系统硬件部分主要由AT89S52单片机、SJA1000 CAN控制器等组成，系统在硬件和软件上进行模块化设计，具体实现了以单片机为控制核心，设计了4路数字量输入，4路模拟量输出模块，以及CAN接口电路模块。CAN总线的应用，提高了楼宇智能化水平并降低了设备的管理成本。CAN总线提供了标准网络协议的数据链路层，没有相应的高层通信协议。CANopen协议是一种基于CAN现场总线的开放的、标准化的高层协议。它是一种具有实时性的高速串行总线系统，它被广泛应用在嵌入式系统中。CANopen协议允许不同设备以标准化方式进行通信，使其具有互操性。

关键词：楼宇控制；CAN总线；控制节点；CANopen协议

Building automation control system consists of modern sensor technology, computer communication technology on buildings of all electrical and mechanical facilities for signal acquisition, control and provide effective security for property management, to equipment used in the best condition. The design is based on a CAN bus, the remote control device, through the CAN bus for control operation of field devices and other devices with the CAN bus for data transmission. Hardware of the system mainly by AT89S52singlechip, SJA1000 CAN controller and other components, system hardware and modular software design based on single chip for the realization of the control core, designed 4 digital inputs, 4 analog output module, and the CAN interface circuit module. CAN bus applications, improve the level of intelligent building and reduce management costs of the equipment. CAN bus provides a standard network protocol for data link layer, there is no corresponding high-level communication protocol. CANopen protocol is an exoteric and standardized high layer protocol based on CAN field bus. It is a high speed serial bus system with real-time capabilities, CANopen protocol allows diffcate with each other in a standardized manner and makes them inter operable.

Key words:Building control system Controller Area Network CANopen protocol

第一章.引言 (1)

第一节选题背景 (1)

第二节现存的楼宇控制系统相关技术 (2)

第二章CANopen协议概述 (3)

第一节总述 (3)

第二节设备模型 (3)

第三节对象字典 (4)

第四节CANopen要点 (5)

第三章.系统硬件设计 (7)

第一节总体设计方案 (7)

第四章系统软件设计 (8)

第一节选择CANopen原因 (8)

第二节CANopen协议系统软件设计 (9)

第三节软件设计系统流程 (10)

第五章.调试结果及分析 (16)

第六章.结束语 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

附录总原理图 (21)

第一章.引言

第一节选题背景

随着微电子技术与通讯技术的迅速发展，以及光纤通信（Fiber Communication）、卫星通信（Satellite Communication）、区域网络(Local Area Network)与广域网(Wide Area Network)等取得长足发展。根据国际电工委员会（international Electrotechnical Commision，IEC）标准和现场总线基金会（fieldbus foundation，FF）的定义，现场总线的概念一般为一种用于智能化现场设备，自动化系统的开放式、数字化、双向串行、多节点的底层通信总线。现场总线有:基金会现场总线（Foundation Fieldbus，FF）、控制局域网络（Controller Area Network，CAN）、局域操作网络（Local Operating Fieldbus ，LonWorks）、过程现场总线（Process Fieldbus ，PROFIBUS）等。但是由于各个行业的发展历史以及各个公司、企业的经济利益，导致一些总线逐渐被遗忘，一些总线在当今的市场上共存。

CAN总线是一种有效支持分布控制或实时控制的串行通信网络。在各种工业现场总线中CAN总线以成本较低、速度快、实时性、可靠性较高的特点适应于现代汽车电子、医疗、军事等领域的产业。CANopen协议定义了应用层和通讯子协议，为可编程系数、不同器件、借口及应用子协议定义了帧状态。为现场总线的全数字分布控制系统的广泛应用以及把系统一体化管理提供了有效的方案。

CANopen协议是基于CAN串行总线系统和应用层CAL的高层协议。CAL 提供了网络管理服务和报文的传送协议。CANopen在CAL基础上使用了CAL 通讯和服务协议子集的一种实现方案，在保证网络节点互用性的同时，允许节点的功能随意扩展。在嵌入式系统用用的发展，许多总线已经不能满足高性能、高实时性系统的要求，CAN总线是当前比较有希望成功的。