基于CAN总线的电梯外呼显示器设计

相关技术——CAN Bus
现场总线——应用于工业现场的通信总线
常见总线——Mode Bus、Lon Works、CAN、LIN、FF
CAN Bus——Controller Area Network，控制器区域网，由Bosch公 司开发，主要用于汽车控制系统的现场通信，其规范被ISO接收为国 际标准ISO11898，是唯一拥有国际标准的现场总线。CAN Bus现在 已广泛应用于汽车、电梯、医疗设备和工业现场等领域
硬件设计——电源
采用TI公司最新推出的LMR14206MXK，该芯片可承受42V输 入电压，并可以提供600mA输出电流，BUCK降压型拓扑；
具有启动电压和输出电压设定功能，各种短路、过流保护；
设定输出电压5V，启动电压12V，输入储能电容保证20ms的 电源电压缺失维持时间；
电源输入端口设计了防反向、抗浪涌 器件，通过添加滤波电容和磁珠改善 EMC特性
包括呼梯按钮、检修锁、显示屏等部件 显示方式主要有LED段码、点阵、LCD、 TFT等。
客梯的人机界面组成
操纵盘——（Control Panel）轿厢内的显示、操作面板
包括以下部分：
显示器 指令按钮 警铃按钮 对讲 检修盒 铭牌
相关技术——MCU
MCU（Micro Control Unit）微控制器单元，是由Intel于1971年首推的，将计算机的主 要硬件，如CPU、RAM、ROM以及部分外设集成在一块硅芯片上而制成的集成电路器 件，也叫单片机，主要用于嵌入式控制。
随着技术的不断发展，电梯控制系统的拖动控制方式和通信方式 也经历了几次大的变化：拖动控制经历了继电器控制、PLC控制到目 前的DSP和变频器一体化控制方式；通信方式经历了电气接线到串行 通信再到目前广泛使用的现场总线的发展变化过程。
客梯的人机界面组成
外呼（Hall Indicator）——应用于层站的运行信息显示和呼梯装置
帧类型如下 a) 命令帧：ID=0x100，DLC=2，用于主控系统向外呼发出命令 b) 广播帧：ID=0x200，DLC=4，用于主控系统向外呼广播运行信息 c) 呼梯登记帧：ID= 0x210(0x220)，DLC=4，为主控系统向外呼广播
上（下）呼梯请求的登记情况 d) 呼梯数据帧： ID= 0x300~0x31F，DLC=1，外呼向主控系统发出的
CAN特点——采用一对双绞线以差分形式传递信号；多主的总线拓 扑；最大通信速率为1Mbps，最大通信距离10km，目前总线上最多 支持110个物理节点；具有符合ISO OSI模型开放的层次模型，以及 丰富的应用层协议支持，如CAN Open，TT CAN等。
外呼设计目标——功能、性能
显示界面——具有5x7点阵LED显示方向箭头 7x11点阵LED显示两位楼层数字
电梯的发展和应用现状
电梯的出现已经有一百多年的历史了，目前大量使用的电梯，包括客梯、 货梯、自动扶梯、自动人行道、杂物梯等多种类型。
电梯的发展和应用现状
其中用量最大的客梯，广泛应用于高层建筑当中。据保守估计， 中国现在正在运行的客梯保有量已超过50万台！并且以20%的年增长 率不断增加。按此计算，不考虑维保更新，每年新增的电梯外呼的需 求量将超百万台。基于CAN总线的电梯外呼显示器的设计具有明显的 经济价值。
23457825902 1236711111122233 PD2PC1PD5PD6PD7PC4PC5PC6PC7PD0PC0PD1 PD3/TXDPD4/RXD PC2/TXCANPC3/RXCAN CDF CDCNE CNVGR 6 VGPB0/MISOPB1/MOSIPE1/XTAL1PE2/XTAL2PB2AAAPB3PB4PB5PB6PB7/SCKPE0/RST UATMEGA32M1 4589 016901346781 111122222223 C C V F p 8 C201 1234 1 12MHz A F R8P4R-102 p 1 8 T C191 8765 X C180.1uF RST MISOSCK K 0 1 135 C170.1uF 246 11 JAVR_ISPR C C V D C160.1uF G N T G MOSI V C150.1uF C C V
通信接口——具有CAN Bus通信接口 可通过配置选通终端电阻
电源接口——DC24V直流电源输入接口 具有防反接、防浪涌、防缺失能力 16~32V正常工作，总功耗<1W
按钮接口——具有连接呼梯按钮和检修锁接口
使用条件——符合工业标准的温湿度、EMC要求
通信协议定制
基本参数如下 a) 总线节点数：32个，采用11位ID的基本帧类型 b) 通信波特率：100Kbps，通信距离：500m
上海交通大学自学考试 毕业论文答辩
专 业：工业自动化 题 目：《基于CAN总线的电梯呼梯显示器设计》
姓 名：夏
琼
指导教师：陈
坚
论文结构说明
背景介绍——电梯的发展和应用现状 相关技术——电梯人机界面、MCU、CAN 设计目标——协议、接口、功能、性能 总体设计——实现方案、开发平台 硬件设计——电路具体实现和参数计算 软件设计——源程序结构和主程序流程 设计验证——验证方法和结论
呼梯按钮和检修锁状态信息ID尾数对应物理层站
通信采用定时轮询和主动发送相结合的方式进行
SCAN ULN2003ALEDDrive74HC595 5x7+7x11 LEDDotMatrix MCU ATmega32M1 VCC5V DC/DC TJA1050T74VHC14 IOInterface LMR14206XMKCANTranciever 2N7002MOSFET CANBUS PUSHBUTTON DC24V
总体方案设计
开发设计平台
序号
名称
工具及版本
供应商
1
硬件设计工具
Altium Designer Winter 09Biblioteka 2软件集成开发环境
AVR Studio 4.17 + WINAVR
3
调试下载器
JTAG ICE MKII
4
CAN总线调试器
PCAN-USB
Altium ATMEL，GNU ATMEL PEAK-System
MCU的发展经历了从4位、8位、16位到目前的32位字长，从KHz级的主频到现在的几 百MHz主频，包含中断、DMA、事件系统以及丰富的外设。
目前主要的MCU包括MCS-51、AVR、PIC、MSP430、ARM Cortex-M系列等产品
当前MCU的编程开发以C语言为主，各厂家提供集成开发环境、仿真器和评估开发板 等工具链辅助产品开发；软件上提供datasheet、各类例程、驱动库以及实时内核