【正文】 過溫度傳感器 Pt100 電橋電路采集溫度信號，然后經過放大電路送入內含 A/D 轉換器的單片機 PIC18F4580 的數據采集模塊完成 A/D 轉換，通過 CAN 收發(fā)器將信號傳至主監(jiān)視器，使用 MCG12864A83 液晶顯示器實現數據顯示。畢業(yè)論文 1 基于 CAN 總線的多點溫度采集系統(tǒng)的設計 Design of Multispot Temperature Gathering System Based on CAN Bus 畢業(yè)論文 2 基于 CAN 總線的多點溫度采集系統(tǒng)的設計 [摘 要 ] 為了提供作物生長所需要的最佳生態(tài)環(huán)境 ,需要對溫室環(huán)境溫度進行實時監(jiān)控。 關鍵詞 : PIC18F4580 CAN 總線 CTM8251 收發(fā)器 傳感器 Pt100 液晶顯示器 畢業(yè)論文 3 Design of multispot temperature gathering system based on CAN bus [Abstract] In order to provide the best ecological environment which the crops grow need, needs to carry on the realtime monitoring to the greenhouse ambient temperature. Therefore, considered the CAN bus39。s longdistance multispot temperature gathering system, is mainly posed of a transmission monitor and many temperature gathering spot. Completes through CAN transceiver CTM8251 to the bus signal read as well as to the bus on the routing directive, the scene end through the temperature sensor Pt100 bridge circuit gathering temperature signal, then sends in after the amplifying circuit contains A/D switch39。 CAN 總線對數據塊進行編碼，可一次完成一點對多點的數據通信，增強網絡中各節(jié)點之間數據通信的實時性并且易構成冗余結構，提高系統(tǒng)可靠性與靈活性 [1]。 畢業(yè)論文 2 第一章 概述 研究背景 信息 技術的飛速發(fā)展，引起了自動化領域的深刻變革，并使自動化領域逐漸形成了開放系統(tǒng)互聯通信網絡， 形成了全分布式網絡集成化自控系統(tǒng)， 而現場總 線正是這場變革中的重要技術，被譽為 “自動化領域的計算機局域網 ”， 它的出現標志著工業(yè)控制技術進入一個新時代，并對該領域的發(fā)展產生重要影響。智能溫室控制綜合了多方面的 技術，為植物的生長創(chuàng)造了適宜的環(huán)境，使植物的產量與質量有了很大的提高，因此已成為高效農業(yè)的一個發(fā)展方向 [4]。像園藝強國荷蘭，以先進的鮮花生產技術著稱于世，其玻璃溫室全部由計算機 操作。 20 世紀 50 年代，我國先后從歐美和日本等發(fā)達國家引進了 。 研究的目的和意義 在實際的應用中，溫室的規(guī)模和數量都在不斷的擴大，要想對溫室環(huán)境進行很好的控制，除了在溫室現場進 行測控， 更多的需要進行遠程的監(jiān)控，并可以對多個溫室同時進行監(jiān)控，這對智能溫室控制系統(tǒng)提出了更多的要求和挑戰(zhàn)。在這種情況下，實現檢測技術某一方面的研究和突破，推動國內檢測技術及儀表的發(fā)展、生產并最終占領國內市場，進一步促進相關產業(yè)技術的發(fā)展，從而加速提高我國的農業(yè)生產水平有著很深遠的社會意義 [7]。內總線 又稱板級總線，是在微機系統(tǒng)內連接各插板件的總線， 內總線通常采用并行方式，除了包括地址總線、控制總線和數據總線外 ， 還包括電源線、地址線及用于功能擴展的備用線等。 (2) 中斷機制， 關鍵是中斷線數量、直接中斷能力、中斷類型等。 總線的主要性能指標： (1) 總線寬度：主要指數據線的寬度。 Q = W N， Q 為數據傳輸速率， W 為數據寬度，以字節(jié)為單位 ， N 為完成一次數據傳送所需的時鐘周期個數。 (8) 總線控制方式?，F場總線技術采用一條通信電纜連接控制設備和現場設備，使用數字化通信完成對現場設備的聯絡和控制。通過現場儀表和裝置就可 以構成控制回路，實現了徹底的分散控制，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性?？刂圃O備可以很便捷地從現場設備獲取所需的信息，能夠實現設備狀態(tài)、故障、參數信息的快速傳送，完成對設備的遠程控制、參數化及 故障的診斷工作。 (2) 節(jié)省安裝費用 現場總線系統(tǒng)的接線一般只需一對雙絞線或者一條電纜就可以掛接多個設備，大大減少了電纜、端子、槽盒和橋架的用量，連線設計與接頭校對也相 應減少， 同時增加現場控制設備，無需增設新的電纜，可以就近連接在原有的電纜上，節(jié)省了投資，減少了 設計、安裝的工作量。 盡管現場總線有許多優(yōu)點，但現場總線也存在一些缺點，雖然這些缺點可采用一些措施來克服，但在設計現場總線控制系統(tǒng)時，這些缺點仍不容忽視 [13]。實時系統(tǒng)必須 本質上是冗錯的，即使在出現局部故障時，系統(tǒng)必須能夠繼續(xù)正確工作， 將所有通信集中到一條物理鏈路是很危險的 ， 如果總線被偶然切斷，則任何信息都無法傳輸，從而導致整個系統(tǒng)癱瘓。CAN 的信號傳輸采用短幀結構，每一幀只有 8 個有效字節(jié)，傳輸時間短，受干擾的概率低，同時在通信節(jié)點發(fā)生嚴重錯誤時，具有自動關閉功能，因而具有較強的抗干擾能力。 CAN 是一種多主從方式的串行通訊總線，基本設計規(guī)范要求有高的位速率，高的抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤 。 CAN 是一種具有高可靠性，支持分布式測試、實時控制的串行通信網絡， CAN 具有如下特性 [17]： (1) 方式靈活。 (3) 嚴格的錯誤檢測和界定。 (5) 可以點對點，點對多點及全局廣播方式發(fā)送和接收數據。 (7) CAN 總線的實時性好。 CAN 總線的應用與發(fā)展 CAN 總線最先由 Bosch 公司提出，起初應用在汽車業(yè)， 如今已廣泛的應用在：自動控制、航空 、 航天 、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè) 、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫(yī)療畢業(yè)論文 9 器械及傳感器等領域， 作為最有前途的現場總線， CAN 已 經成為全球范圍內最重要的總線之一， 在 1999 年，接近 6 千萬個 CAN 控制器投入應用。 溫室采集系統(tǒng)功能要求 本系統(tǒng)要求在溫室內完成多點 的信號采集 ， 所采集的信號是從傳感器輸出的信號。 (2) 安全可靠 選購的硬件要考慮環(huán)境溫度、濕度、壓力、振動、粉塵等要求，以保證在規(guī)定的工作環(huán)境下系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠。 (2) 總線上數據的傳輸。 (2) 完成液晶顯示 程序的設計。 主要引腳 ：電源和接地引腳 ，震蕩器晶體引腳， 時鐘復位引腳 ， I/O 輸入輸出引腳 ， A/D畢業(yè)論文 12 通道 引腳 。高達 4KB 的數據存儲器。DC~40MHZ 時鐘輸入。帶優(yōu)先級的中斷。3 個外部中斷引腳。TMR1： 16 位定時器 /計數器 。TMR3： 16 位定時器 /計數器。高達 1Mbps 的通信速率。6 個全 29 位接收過濾器。上電復位 電路 （ POR）， 上電 延時 定時器（ PWRT）和振蕩起振 定時器（ OST） 。休眠（ SLEEP）省電方式。本文采用低功耗晶體振蕩器方式（ LP 方式）， 晶振頻率為 20MHZ， 因此在 30 腳和 31 腳外接晶振 和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 15pF,如圖 所示。 VDD 的最小上升率必須滿足要求 。 由于溫室現場采集的溫度范圍大約為： 0oC～ 100oC，因此鉑電阻的 范圍 為 100? ~? ， 則 電橋電路輸出的電壓范圍為0mV~400mV,由于 A/D 轉換模塊采用 LM324 組成差動放大電路 對電橋輸出電壓進行放大 ， 所以 A/D 轉換模塊的輸入電壓范圍為 0～ 5V，因此放大倍數大約為 10 倍， 如圖 所示 。液晶的第五腳用于液晶顯示對比度的調節(jié)，它需要通過一個 10K 的可變電阻接到 12V 的電源上。 MCG12864A83 模塊共有 20 個引腳，其定義如下表： 序號 符號 狀態(tài) 功能說明 1 CSA 輸入 片選 1 2 CSB 輸入 片選 2 3 VSS 數字地 4 VDD 邏輯電源 +5V 5 V0 對比度調節(jié) 6 D/I 輸入 指令 /數據通道 7 R/W 輸入 讀 /寫選擇 8 E 輸入 使能信號，數據在下降沿時被寫入LCM；在高電平時被讀出 LCM 9～ 16 DB0～ DB7 三態(tài) 數據線 17 LED+ LED 背光正電源端 18 LED LED 接地端 19 LED LED 接地端 20 LED+ LED 背光正電源端 總結 綜上所述，將傳感器采集到的現場信號經過電橋和放大電路后送入 A/D 轉換模塊， A/D 轉換模塊完成 A/D 轉換，從站的 PIC18F4580 單片機將采集的信號通過 CTM8251 收發(fā)器發(fā)送至 CAN 總線，然后主站的 PIC18F4580 單片機通過 CTM8251 收發(fā)器接收信號，在液晶顯示模塊顯示。 C A N 收 發(fā) 器 發(fā) 送數 據 處 理數 據 采 集初 始 化開 始 圖 采集系統(tǒng)流程圖 畢業(yè)論文 18 CAN 總線的接收和發(fā)送 程序 初始化程序 :主要完成各端口的初始化、 CAN 通信接口的初始化。 （ 1） 發(fā)送數據中斷子程序 ： 根據 CAN協議規(guī)范 ， 數據從 CAN控制器發(fā)送到 CAN總線是由CAN控制器自動完成的 , CPU只需將被發(fā)送的數據送到 CAN的發(fā)送緩沖區(qū) ， 然后將命令寄存器的 “發(fā)送請求 ”標志置位 ， 啟動發(fā)送命令即可， 發(fā)送過程由 CAN的中斷請求控制。 讀 接 收 緩 沖 區(qū) 的 信 息 并 保 存釋 放 接 收 緩 沖 區(qū)開 C A N 接 收 中 斷接 收 緩 沖 區(qū) 空 ？結 束YN 圖 CAN接收程序流程圖 畢業(yè)論文 20 A/D 轉換模塊 程序 由于 A/D 轉換模塊采用 LM324 組成差動放大電路對電橋輸出電壓進行放大，所以 A/D轉換模塊的輸入電 壓范圍為 0～ 5V，將 RA2 引腳作為模擬電壓輸入，模擬量為連接在 RA2引腳上的放大器輸入提供，借此可以提供一個連續(xù)變化的模擬電壓。 有 鍵 按 下 ？ 是 否 查 詢 ？顯 示 切 換按 鍵 + 是 否 按 下 ？ 按 鍵 是 否 按 下 ？地 址 地 址 +確 定 ？延 時 子 程 序顯 示 地 址 溫 度返 回NYNNYYYYNN 圖 按鍵 子程序 流程圖 畢業(yè)論文 23 結 論 1 研究成 果 通過對 CAN 總線功能和結構 的研究， 以及 CAN 總線采集系統(tǒng) 的設計，取得了以下研究成果： (1) 進行了溫室多點溫度采集 的分析，設計了基于 CAN 總線的多點溫度采集系統(tǒng)。 2 存在的不足 CAN 總線作為最有發(fā)展前景的總線之一，其應用領域正在不斷的擴大，本文討論了 基于CAN 總線的多點溫度采集 系統(tǒng)，在此基礎之 上， 在以下幾個方面值得繼續(xù)深入研究： (1) 本設計僅僅是在實驗室完成的，總線遠距離傳輸功能 也僅是分析，需要進一步在現場環(huán)境下進行驗證可行性并修改完善。在本文的基礎上，作者認為，在以下幾 個方面值得繼續(xù)深入研究。 (4) 隨著現代用戶要求的不斷提高，小型化和集成化的系統(tǒng)將成為主流， 測控系統(tǒng)機箱的使用將會有更廣闊的發(fā)展前景。 感謝我 的父母，感謝他們對我的養(yǎng)育之恩 ，感謝他們對我一如既往的關心和鼓舞。 網 絡 通 信 距 離 最 長 1 0 K m / 5 K b p s 畢業(yè)論文 27 附錄 2： PIC18F4580 單片機的從站連接電路 畢業(yè)論文 28 附錄 3： A/D 轉換子程序： //功能描述 :該程序實現 A/D 轉換功能， A/D 采用中