基于ARM处理器和CAN总线的智能楼宇控制系统的设计与仿真

摘要

随着国民经济和电子信息技术的发展，智能建筑目前已经得到了广泛的普及和应用。无论是超高层综合写字楼，还是简单的小型办公楼，都可以引入智能建筑的控制系统，实现建筑智能化，优化建筑使用者使用体验，降低建筑维保管理成本，提升建筑安全性。结合工程实际，本文针对小型办公楼宇的使用需求设计了一种通用控制系统方案，并进行了半实物模拟仿真。　　首先，对智能建筑的定义、国内外研究的现状和应用趋势作了介绍，对目前较为主流的智能建筑集成技术、系统设计要点和系统设计步骤进行了分析和阐述，并根据目前的设计方式，结合小型办公楼宇的设计需求，提出了总体设计方案。同时，对楼宇控制系统的控制平台进行了分析和选择，确定了以ARM处理器和CAN总线为核心的系统设计方向。基于该方向，完成了一套基于ARM和CAN的小型通用智能楼宇控制系统的设计。　　硬件方面，采用LQFP封装的STM32F103ZET6微处理器作为MCU，设计了基于IIC通信的AT24C02存储模块和基于TJA1050收发器的CAN接口模块。功能模块方面，设计了使用AMS1117实现的电源模块、使用CHTM-02/NA实现的温湿度测量模块、使用BH1750FVI集成器件实现的光照度测量模块和使用MQ-2烟雾传感器实现的烟雾监测模块，并设计了基于直流风机和LED电路模拟的房间通风、空调、供电、供水等控制执行模块。　　软件方面，采用KEILMDK-ARM和QtCreator集成开发环境对系统软件进行了设计，包括下位机节点之间CAN通信功能，温湿度测量、光照度测量、烟雾浓度测量等数据采集功能的实现，以及采用直流风机、LED灯以及蜂鸣器模拟的空调、供电、供水、通风、消防等执行功能的手动及自动控制，同时，开发了与下位机之间串口通讯的监控上位机，实现了系统远程监控功能。　　最后对仿真系统进行了半实物模拟仿真测试，结果表明该系统能够正常运作，能够实现预设的控制功能。

目录

声明

1．绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究目标及工作安排

2．系统方案整体设计

2.1 设计需求分析

2.1.1智能楼宇控制系统的特点

2.1.2智能楼宇控制系统的设计

2.1.3设计需求

2.2 网络总体设计

2.2.1系统网络结构种类与分析

2.2.2系统网络结构总体设计

2.2.3系统硬件总体设计

2.2.4总线控制器

2.3 本章小结

3．系统硬件设计

3.1 控制器内核

3.1.1 ARM简介

3.1.2 Cortex简介

3.2 CAN节点硬件设计

3.2.1微控制器概述

3.2.2系统外围模块电路

3.3 视频监控

3.4 本章小结

4.系统软件设计

4.1 下位机软件设计

4.1.1开发软件简介

4.1.2监控中心任务

4.1.3后台任务

4.1.4节点测控

4.1.5通讯任务

4.1.6主要功能模块任务流程

4.2 上位机软件设计

4.2.1开发软件简介

4.2.2上位机软件设计

4.3 本章小结

第五章 仿真测试结果与分析

5.1 仿真测试内容

5.2 传感器模块测试

5.2.1温湿度模块测试

5.2.2光照度模块测试

5.2.3节点功能测试

5.2.4上位机功能测试

5.3 整机功能测试

5.3.1人机交互

5.3.2报警功能

5.3.3系统通讯

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献