【正文】 基于CAN總線的溫濕度及光感度測量單片機系統(tǒng)課程設計報告 專 業(yè)：組 員：指 導 教 師：完成日期：2013 年 7 月 11 日基于CAN總線的溫濕度及光感度測量摘要：隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和自動化程度的不斷提高，迫切需要對各種生產(chǎn)過程中的物理量進行精確檢測。溫度、濕度作為大多數(shù)生產(chǎn)過程中的重要物理量，對它們的精確檢測和遠傳越來越受到人們重視。因此，研制一種高精度、高穩(wěn)定性、低成本的溫濕度儀表將具有重要意義，必將擁有廣闊的市場前景。同時，由于工業(yè)現(xiàn)場對抗電磁干擾和傳輸距離有比較高的要求，所以本文設計了一種基于CAN(ControlArea Network局域網(wǎng)控制)總線的遠程實時溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由兩大模塊構成，分別是數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集模塊、和顯示處理模塊。本設計使用C語言進行了各個模塊軟件的設計，完成對傳感器信號的處理和CAN模塊報文的發(fā)送和接收。關鍵詞：430 CAN DHT11 溫濕度 光感度1設計方案論證（1） 用可編程邏輯器件設計?？刹捎肁LTERA公司的FLEX10K系列PLD器件。設計起來結構清晰，各個模塊，從硬件上設計起來相對簡單，控制與顯示的模塊間的連接也會比較方便。但是考慮到本設計的特點，EDA在功能擴展上比較受局限，而且EDA占用的資源也相對多一些。從成本上來講，用可編程邏輯器件來設計也沒有什么優(yōu)勢。（2） 用MSP430F149作主控芯片，編程簡單，功能豐富，速度很快，功耗很低。因此選擇430作為數(shù)據(jù)采集和顯示處理的主控芯片。2顯示部分的方案選擇（1） 數(shù)碼管顯示方式采用八段數(shù)碼管經(jīng)濟實惠，亮度高，對比度高，顯示清晰；但操作很復雜，占用很多CPU時間。（2） 液晶顯示方式 液晶顯示效果出眾，操作簡單，輸入完顯示信息后不占用CPU時間，顯示容量也大，因此采用1602液晶顯示器。3傳感器選擇（1） 采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，精度高，靈敏度高；但不能采集濕度信息；（2） 采用DHT11數(shù)字溫度傳感器，可同時測量溫度和濕度，精度和靈敏度，轉換速度也都能滿足本次系統(tǒng)要求，而且DHT11采用單總線通信模式，占用IO口少。因此選用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。2系統(tǒng)設計采用MSP430F149作為數(shù)據(jù)采集和接收處理顯示模塊的主控芯片，430和各種傳感器通信讀出各種測量參數(shù)，通過CAN控制器將信息發(fā)送到CAN 總線上；數(shù)據(jù)接收模塊從CAN總線上讀取各種信息并通過顯示模塊顯示出來。傳感器數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)接收顯示模塊CAN總線圖1 遠程溫濕度數(shù)據(jù)采集3單元電路設計DHT11數(shù)字溫濕度傳感器BH1750FVI環(huán)境光強度傳感器MSP430F149SJA1000CAN控制器TJAl050收發(fā)器CAN BUS圖2 遠程溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊由圖2所示，溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊的硬件由以下四部分構成：傳感器DHT11，微控制器MSP430F149，CAN控制器和CAN收發(fā)器。微控制器MSP430F149主要負責對傳感器輸出的兩路模擬信號進行循環(huán)采集并AD轉換，SJAl000的初始化，通過控制JAl000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。SJAl000負責數(shù)據(jù)鏈路層的工作，把發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后送到TJAl050，信息經(jīng)過處理后放到接收緩沖器等待微處理器的讀取。TJA1050提供SJA1000與物理總線之間的接口。SJA1000CAN控制器TJAl050收發(fā)器CAN BUS圖3數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊MSP430F149EnC/SR/W1602液晶顯示器如圖3所示TJA1050收發(fā)器將信號差分放大去除噪聲后送給SJA1000控制器，控制器將接到的報文處理后提取數(shù)據(jù)給430，430將數(shù)據(jù)顯示到1602顯示器上。4系統(tǒng)功能本文設計的系統(tǒng)能實時測量遠程溫濕度及光強度。測量范圍：溫度0~50℃，濕度20~90%RH，光強1lx65535lx；分辨率：溫度1℃，濕度+/2℃，光強1lx；測量距離：1km5程序模塊流程圖開始初始化系統(tǒng)初始化SJA1000是否中斷接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)轉存開始初始化系統(tǒng)初始化SJA1000是否發(fā)完發(fā)送一個字節(jié)圖4 數(shù)據(jù)接收模塊程序流程圖圖5 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊程序流程圖參考文獻[1] 李正軍編著．現(xiàn)場總線及其應用技術[M]．北京機械工業(yè)出版社．2005．1[2] 任廣永等．基于AT89C55和CAN總線的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計[J]．電腦學習．2007．2[3] 潘琢金，施國君．C8051FXXX高速SOC單片機原理及應用[M]．北京：北京航空航天大學出版社．2002[4]吳文珍，韓玉祥，司光宇等．基于CAN總線智能檢測儀的設計[D]．大慶石油學院學報．2005，29(5)[5]SJAl000獨立CAN控制器數(shù)據(jù)手冊．廣州周立功單片機發(fā)展有限公司．心得體會謝廣昊:通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關CAN總線方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！馬少波：我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情?；仡櫰鸫苏n程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。張巨龍：回顧起此次單片機課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題。最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！附錄一元件清單器件數(shù)量MSP430F149 芯片2SAJ1000CAN控制器2BH1750光強度傳感器1DHT11溫濕度傳感器11602液晶顯示器1排線5*8=40排針5*8=40電阻2K4紅色發(fā)光二級管4BUTTON（復位開關）2附錄二系統(tǒng)程序清單includeinclude include include include //**************************精確延時**********************************define CPU_F ((double)8000000)define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/))define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/))//********************************************************************define uint unsigned intdefine uchar unsigned chardefine rcv_flag 0x01 //接收中斷標志define err_flag 0x02 //錯誤中斷標志define Over_flag 0x04 //CAN總線超載標志void Init_BH1750()。 //BH1750初始化void SJA_Process(void)。void init_CPU (void)。 //初始化MSP430uchar send_flag = 0。 //CAN總線發(fā)送標志unsigned char Can_INT_DATA=0。 //用于存儲SJA1000的中斷寄存器數(shù)據(jù)，430中不能位尋址 //uchar rcv_data[10]。 //接收數(shù)據(jù)數(shù)組 //void main( void ){ WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD。 // Stop watchdog timer to prevent time out reset uchar SJA_status。 init_CPU ()。 //初始化MSP430 Init_BH1750()。 //初始化BH1750 do { delay_ms(10)。 //小延時 SJA_status = init_SJA1000 ()。 }while(SJA_status)。 //初始化SJA1000 Can_INT_DATA=0。 //CAN中斷變量清零 delay_ms(1000)。 _EINT()。 //開總中斷 while(1) { uchar Read_BUF[2] = {0,0}。 //讀回BH1750數(shù)據(jù)變量 read_TRH()。 //讀取溫濕度傳感器 delay_ms(120)。 Read_1Byte_currentaddress(Read_BUF)。 //讀回BH1750數(shù)據(jù) send_data[6] = Read_BUF[0]。 send_data[7] = Read_BUF[1]。 send_flag = 1。 SJA_Process()。//SJA最終處理 } }/********************************************函數(shù)原型：void Init_BH1750()。函數(shù)功能：BH1750初始化*********************************************/void Init_BH1750(){ Write_1Byte(0x01)。 //通電，等待測量指令 Write_1Byte(0x07)。 //通電后，重置數(shù)字寄存器 Write_1Byte(0x10)。 //連續(xù)H分辨率模式}/*********************************************************函數(shù)功能：SJA_1000最終處理函數(shù)**********************************************************/void SJA_Process(void){ if((Can_INT_DATA amp。 rcv_flag)==rcv_flag )//接收中斷 { Can_INT_DATA amp。= ~rcv_flag。 //清除接收標志位 SJA_rcv_data(rcv_data)。 //接收CAN總線數(shù)據(jù)到rcv_data數(shù)組 } if(send_flag)//發(fā)送中斷 { send_flag=0。 //清除發(fā)送標志位 SJA_send_data(send_data)。 //把send_data數(shù)組中數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送緩沖區(qū) } if((Can_INT_DATA amp。 Over_flag)==O