本文介绍了当时地道照明操控体系及照明光源的开展情况，针对当时地道照明操控体系存在的问题。规划了智能照明操控体系。本体系充分运用电子技能和通讯技能，完结对地道照明灯具的有用操控与办理。本文剖析比较了当时各种地道照明光源的特色，确认挑选LED作为地道照明灯具，并依据车流jI{=和洞外亮度的改变对LED地道灯进行无级操控，使地道内各区段照度滑润过渡，以契合人眼的习惯曲线，并运用总线通讯机制完结地道数据的传递。
地道照明中心操控器硬件规划
硬件规划的使命是依据体系的规划要求，在所选定的微处理器芯片和其他元器材的根底上，规划出体系的电路原理图，还包含结构规划、印制板规划等。在规划完结后进行实验，以便对其不合理的部分进行批改，并终究确认硬件规划方案和完结印制电路板。中心操控器电路首要包含以下几个部分：（1） 电路中心部分：ARM微处理器、复位电路、晶振电路和电源电路。（2）JTAG电路：完结程序下载与在线调试。（3） 外围电路：CAN总线通讯电路、USB接口、存储电路、LCD液晶显现、键盘电路、串行通讯电路。
中心电路规划
中心操控器的微处理器引脚图如图3．2所示，它首要包含芯片中所运用的各个接口的网络标号及与外围电路的衔接办法。
图3．2STM32F103VBT6引脚图
电源电路规划
电源电路如图3．3所示。
图3．3中心操控器电源电路
STM32的作业电压为2．0V．3．6V，经过内置的电压调理器供给所需的1．8V电源。当主电源掉电后，经过VBAT脚为实时时钟（RTC）和备份寄存器供给电源。5v电源经过J2端口接入电路，并经过SPXlll7M3．3．3将电源稳压至3．3V。VDDA与VSSA有必要别离连到VDD与VSS，这是为了下降噪声和犯错几率。SPXI 1l 7M3．3．3输出电流可达800mA，输出电压的精度在正负百分之一之间，具有电流约束和热维护功用。P6KE6．8A为瞬态按捺二极管，它有用地维护电子线路中的精细元器材，免受各种浪涌脉冲的损坏。电源不只是中心电路的供电电源，而且还要担任给其他外围电路供电，电源和地之间的电容是用往来不断耦的，它提高了体系的抗搅扰性。
复位电路规划
STM32F103VBT6支撑三种复位方法，别离为体系复位、上电复位和备份区域复位。除了时钟操控寄存器RCC CSR寄存器中的复位标志位和备份区域中的寄存器以外，体系复位将复位一切寄存器至它们的复位状况。外部复位电路如图3．4所示。
图3-4中心操控器复位电路
SP809EK．3．1／TR为单功用复位监控器材。当体系上电或电源电压下跌至阈值电压，SP809的复位信号RESET就会发生140ms的复位脉冲，确保体系牢靠有用的复位。它的输出典型值为上拉低电平，因而要在RESET–与“电源电压之间加一个上拉电阻Rl。此电路为外部复位，CRESET衔接至lJSTM32F103VBT6的NRST引脚上．低电平有用。
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晶振电路规划
在STM32中，三种不同的时钟源可被用来驱动体系时钟（SYSCLK）：HSI振荡器时钟、HSE振荡器时钟和PLL时钟。高速外部时钟信号（HSE）由以下两种时钟源发生：HSE外部晶体／陶瓷谐振器和HSE用户外部时钟。HSI时钟信号由内部8MHz的RC振荡器发生，可直接作为体系时钟或在2分频之后作为PLL输入。LSE（低速外部时钟信号）晶体是一个32．768KHz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。晶振电路如图3．5所示。
图3．5中心操控器晶振电路
左图为LSE时钟，它选用32．768kHz夕b部晶振，为实时时钟（RTC）供给一个低功耗且准确的时钟源。LSE晶体经过在备份域操控寄存器里的LSEON位发动和封闭。右图为HSE时钟，选用8MHz夕b部晶振，负载电容值依据所选晶振选取，为体系供给更为准确的主时钟。为了削减时钟输出的失真和缩短发动安稳时刻，晶体和负载%&&&&&%有必要尽可能地接近振荡器引脚。
JTAG电路规划
JTAG是一种国际规范测验协议（IEEEl 149．1兼容），首要用于芯片内部测验。现在大都高档器材都支撑JTAG协议。JTAG g路如图3．6所示，这儿运用的是20针JTAG接口。各引脚称号及功用如下：1脚为VTrefH标板参阅电压，接电源；2脚为VCC电源；3脚为nTRST‘狈0试体系复位信号；5脚为TDI钡IJ试数据串行输入；7脚为TMS、狈IJ试方式挑选；9脚为TCK测验时钟：1 1脚为RTCK测验时钟回来信号，不运用时能够直接接地；1 3脚为TDO测验数据串行输出；15脚为nSRSTg［标体系复位信号，与方针板上的体系复位信号（NRST）相连，；4、6、8、10、12、14、16、18、20脚为GND接地；17、19脚未界说。
图3．6中心操控器JTAG电路
为了防止任何未受操控的I／O电平，STM32F103VBT6；（EJTAG输入脚上嵌入了内部上拉和下拉。JINTRST（PB4）内部上拉，JTDI（PAl5）内部上拉，JTMS（PAl3）内部上拉，JTCK（PAl4）内部下拉。（JTAG IEEE规范主张对TDI、TMS和nTRST上拉，而对TCK没有特别主张，但在STM32F 1 03VBT6中，JTCK引脚带有下拉）。
R1、R2、R3均为下拉电阻，令体系复位今后，STM321为部JTAG接口使能，JTAG就可仿真调试。ARM经过JTAG电路与主机的并口衔接，先下载程序到FLASHI勾再在器材内经过软件操控程序的运转，由JTAG接口读取片内信息供调试运用的办法进行开发。这种办法不需求仿真器和编程器，大大缩短了开发周期，下降了开发本钱。
外围电路规划
STM32具有先进的内核结构和优异的功耗操控，而且具有功用拔尖的片上外设。其USB接口可达12Mbit／s，USART接口高达4．5Mbit／s。它选用根据ARMv7．M体系结构的32位规范处理器Cortex．M3，是专门为微操控体系、工业操控体系和无线网络体系等功耗和本钱灵敏的嵌入式应用范畴完结高体系功用规划的。
键盘电路规划
图3．7中心操控器键盘电路
本部分选用简略的矩阵式键盘规划，电路如图3．7所示，这样不只削减I／O UI的占用，而且便于今后的扩展。这儿选用行扫描法，进行按键辨认。首要，判别键盘中有无键按下：将悉数行线（KEY3、KEY4、KEY5）置低，然后检测列线（KEYl、KEY2）的状况。
人机界面接口
本体系中的LCD显现模块首要用于中心操控器脱离上位机独立作业时的指令发送与处理。选用清达光电技能有限公司的HGl286419-SYH．LSV类型的图形点阵液晶显现模组，它支撑串行和并行两种接口，点阵数为128“64，内置芯片为EPL651 32，可便利的与各种微处理器相衔接。
图3．8中心操控器液晶显现电路
LCD模块的接口电路如图3．8所示。其作业电压为3．3V，与STM32SE作电压相同，因而能够直接运用电源电路的输出电压，无需额定电源电路规划。它的显现像素为蓝黑色，显现布景为黄绿色。选用模仿串行通讯与ARM芯片衔接，衔接引脚为SDO（串行数据输出）、SCL（串行时钟）、SI（串行数据输入）别离接蛩jSTM32上的PC9、PC8、PC7引脚上。LCD RES为复位信号，低电平有用。LCD PS用来挑选数据传输接口，高电平为并行接口，低电平串行接口。LCD CSl和LCD CS2为片选信号。LCD C86用来挑选时序，高电平为6800时序，低电平为8080日‘-j序。LCD A0用来发送数据仍是指令，高电平为数据，低电平为指令。LCD RW用来挑选读写信号，当为6800时序时，高电平为读信号，低电平为写信号，当为8080Bt序时为写信号。LCD E为6800时序的使能信号或8080时序的读信号。LEDA脚和LEDK脚为LED背光源输入，LEDA接3．3V，LEDK应接地。此处由LCD BKL操控晶体管导通．然后控带rJLEDK的电平。
RS232串行接口电路
本体系选用的是规范的DB．9接口，电路如图3．9所示。因为RS．232．C规范选用负逻辑办法，与STM32F103VBT6的LVTTL电路所界说的凹凸电平信号彻底不同，所以要用SP3232进行RS232电平转化，SP3232的作业电压为+3．0¨5．OV，将EIA／TIA．232电平转化为TTl或CMOS电平。这儿有两路串行通讯接口，U0和U1。
CAN总线通讯电路
图3．10中心操控器CAN通讯电路
CAN总线通讯电路如图3．10所示。因为体系中心操控器要与节点操控器进行通讯，因而硬件部分包含CAN通讯模块规划，选用CTMl040T是一款带阻隔的高速CAN收发器芯片，该芯片内部集成了一切必需的CAN阻隔及CAN收、发器材。该芯片的首要功用是将CAN操控器的逻辑电平转化为CAN总线的差分电平而且具有DC2500V的阻隔功用及ESD维护效果。T1为高频扼流圈，因为地道里环境杂乱，高频扼流圈能够滤除高频搅扰，使电路安稳。
USB接口电路
图3．1 1中心操控器USB接口电路
USB且P串行通用总线，一般运用一个4针插头作为规范插头，其电路规划如图3．1l所示。USB的D+与D．是差分输入线，运用的3．3V电压。而电源与地线可向设备供给5V电压，最大电流为500mA。USB—EN用于操控是否使能USB通讯功用，操控D+和D．的电平。
数据存储电路
因为地道照明需求存储操作记载，包含调光值、操作时刻、操作组别等信息，因而运用AT45DB041D存储数据，电路如图3．12所示。它经过SPI总线与ARM处理器通讯，在需求的时分能够经过上位机发送指令读取历史记载，而且历史记载存储会主动定时铲除。CS为芯片挑选引脚，CS脚由高到低的电平转化时开端对芯片进行操作，反之，由低到高时完毕操作。SCK是串行时钟，SO是串行数据输出，SI是串行数据输入。WP是写维护，WP引脚现已内置上拉，在不运用时，将它接到高电平上。RESET是复位，只需RESET康复到低电平即可对芯片进行正常操作，芯片内部现已内置了上电复位电路，不运用此引脚时将它接到高电平上。
体系首要包含上位机监控中心、检测设备、中心操控器、节点操控器和LED驱动电源。经过检测设备收集数据，然后传递给上位机监控中心，上位机进行数据处理之后，向中心操控器发送指令，中心操控器以播送方法向节点操控器发送指令，经过调理LED驱动电源的输入电压操控LED灯的亮度。中心操控器与节点操控器选用CAN总线通讯，中心操控器与上位机选用串口通讯。
拟定了中心操控器、节点操控器与上位机之间的通讯协议，并对中心操控器和节点操控器进行了硬件电路规划，首要包含微处理器的选型、通讯模块规划、DA转化电路规划、液晶显现规划、数据存储模块规划、扩大电路规划，并给出了部分电路的具体原理图。
