【正文】 等造成的誤差補(bǔ)償問(wèn)題。在 0100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1 攝氏度。采用溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。本 設(shè)計(jì) 應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。液晶顯示器按功能分為段位式 LCD、字符式 LCD 和點(diǎn)陣式 LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點(diǎn)陣式 LCD 不僅能顯示字符，還可以顯示漢字及各種圖形，并且可實(shí)現(xiàn)屏幕的上下左右滾動(dòng)顯示，反轉(zhuǎn)顯示以及顯示閃爍等功能，用途十分廣泛。 12232 是一種內(nèi)置 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)漢字庫(kù)和 128 個(gè) 168 點(diǎn) ASCII 字符集圖形點(diǎn)陣液晶顯示器 ， 它主要由行驅(qū)動(dòng)器 / 列驅(qū)動(dòng)器及 12832 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。 RAM 中的 1 位數(shù)據(jù)控制液晶屏上一個(gè)像素的亮暗，狀態(tài) 1 表示亮， 0 表示暗。 ⑤可以與 SED1520 級(jí)聯(lián)使用，以便擴(kuò)展行列驅(qū)動(dòng)能力。 系統(tǒng)采用針對(duì)傳統(tǒng)溫度測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。下位機(jī)與上位機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)通過(guò) CAN 總線控制器。在各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)的需求分析， 設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能電路以完成各部分的實(shí)際功能，主要包括各模塊微控制器電路、電源電路、 CAN 控制器接口電路以及其他功能電路的設(shè)計(jì)。圖 為微控制器最小系統(tǒng)電路圖。對(duì)主控模塊和檢測(cè)模塊的微控制器的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，復(fù)位十分重要，這直接決定其是否正常工作。當(dāng)上電或按鍵 S1 按下時(shí)， RST 腳為高電平，從而單片機(jī)復(fù)位。 AT89S52 內(nèi)部附有 ISP 模塊。單工模式目前己基本不使用。 在 RS232C 中，任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系，即：邏輯“ 1”為 5~15V，邏輯“ 0”為 +5~+15V。 EEPROM 本系統(tǒng)中， 為了記錄事故發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，便于技術(shù)人員事后分析處理，需要對(duì)系統(tǒng)歷史信息進(jìn)行存儲(chǔ)，并且對(duì)顯示屏上的字庫(kù) （和按鍵緩存區(qū)數(shù)據(jù)） 也需要進(jìn)行存儲(chǔ)。 （ 2）串行 SPI 接口 FRAM FM25XX。 VCC8WP7SCL6SDA5A01A12A23GND4U7AT24C16R910KR1010K+5VSCLSDA 圖 EEPROM 電路圖 主控端的 EEPROM 設(shè)計(jì)電路圖如圖 所示。 CAN 數(shù)據(jù)通過(guò) 82C250 傳輸?shù)?SJA1000， A。首先，AT24C16 的容量適中 (16kbit)，可存儲(chǔ)較多從節(jié)點(diǎn)的信息，并且讀寫速度（小于 10ms）也滿足系統(tǒng)要求；其次，這款價(jià)格比較便宜，市場(chǎng)上 AT24C16 單價(jià)僅 1 元人民幣一塊，可以節(jié)約成本。 （ 3）并行接口 FRAM。 目前市場(chǎng)上常用的有三種 FRAM 鐵電存儲(chǔ)器： （ 1）串行 CI2 接口 FRAM FM24XX。 RS232C 與 TTL 之間需要電平轉(zhuǎn)換。 1234567891110J5DB9R1 OUT12R2 OUT9T1 OUT14T2 OUT7C2+4C25R1 IN13R2 IN2T1 IN11T2 IN10C1+1C23V+2V6GND15VCC16U2MAX232C8C7RXDTXDC3C4C5+5VC6+5V 圖 串口通信電路圖 全雙工是指通信的雙方能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作，發(fā)送和接收由兩根不同的傳輸線完成。已經(jīng)編程的器件也可以用 ISP 方式擦除或再編程。 由于 P0 口是 OC 門，故要在 ~ 腳加上拉電阻。在復(fù)位電路中，系統(tǒng)具有上電與手動(dòng)兩種方式，手動(dòng)或上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落。 兩旁的電容可用 30177。各模塊具體的硬件電路設(shè)計(jì)在下列小節(jié)做出詳細(xì)的闡述。 實(shí)際采用電路方案如上圖 所示。系統(tǒng)的 監(jiān)控模塊與主控模塊之間采用 CAN 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸。監(jiān)控模塊的功能模塊由微控制器、 CAN 通信電路、傳感器及外圍電路組成。 ③可直接與 80 系列微處理器相連，也可直接與 68 系列微處理器相連。 與外部 CPU 接口采用并行或串行方式控制。該類液晶模塊采用的驅(qū)動(dòng)控制器都是 SED152O 或其兼容型驅(qū)動(dòng)控制器。液晶顯示器具有體積小、外形薄、重量輕、耗能小、工作電壓低、無(wú)輻射，特別是視域?qū)挕@示信息量大等優(yōu)點(diǎn)。而且集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。這樣 ， 測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單 ， 體積也不大 ， 且由于微控制器可以帶多個(gè) DSB1820， 因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量 。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多 外圍電路。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器，儲(chǔ)存能量通由 1 線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來(lái)重新充電。計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù) 。 DS18B20測(cè)溫原理如圖 所示。 DS18B20 的主要特性 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)： DS18B20 的外形及管腳排列如下圖 。C 至 +85176。 特點(diǎn) ：獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信多點(diǎn)能力，簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感應(yīng)用，無(wú)需外部元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 V 至 V，無(wú)需備用電源，測(cè)量溫度范圍為 55 176。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。這樣 ， 測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單 ， 體積也不大 ， 且由于微控制 器可以帶多個(gè) DSB1820， 因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。 另 外， 這種測(cè)溫裝置的一根線上只能掛一個(gè)傳感器 ， 不能進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量 。其優(yōu)點(diǎn)是常用、采購(gòu)容易、價(jià)格低廉，配合不同類型的 ADC，可實(shí)現(xiàn)不同檔次的精度需求。 模擬溫度傳感器，其輸出的信號(hào)通常是電流、電壓 等線性信號(hào)，要通過(guò)信號(hào)前端調(diào)理電路和 AD 轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，才能輸入到 PIC 控制核心來(lái)運(yùn)算。而 82C250 支持多達(dá) 110 個(gè)節(jié)點(diǎn)，并能以 1Mbps的速率工作于惡劣電氣環(huán)境下。若引腳 8 接高電平，則電路進(jìn)入低電 平待機(jī)模式，在這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉，接收器轉(zhuǎn)至低電流。在這種模式下，不采取任何措施限制上升和下降斜率，此時(shí)，建議使用屏蔽電纜以避免射頻干擾問(wèn)題。雖然短路出現(xiàn)時(shí)功耗增加，但不致使輸出級(jí)損壞。 PCA82C250 是 CAN 控制器和物理總線之間的接口，它最初為汽車中的高速通信（最高達(dá) 1Mbps）應(yīng)用設(shè)計(jì) [12]。接收 FIFO 共有 64 個(gè)字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 8X200的接收緩沖區(qū)，因而 SJA1000 的超載能力也大大加強(qiáng)。只有當(dāng)接收的信息的識(shí)別碼 主 控 制 器 接口管理邏輯 發(fā)送緩沖 接收 FIFO 驗(yàn)收 濾波器 CAN 核心 模塊 收發(fā)器 SJA1000 CAN 總線 與 ASP 檢驗(yàn)相符時(shí)，接收信息才最終被寫入 RXB 或 RXFIFO 中。 SJA1000 主要由接口管理邏輯 IML、信息緩沖器 (含發(fā)送緩沖器 TXB 和接收緩沖器 RXFIFO)、位流處理器 BSP、接收過(guò)濾器 ASP、位時(shí)序處理邏輯 BTL、錯(cuò)誤管理邏輯 EML、內(nèi)部振蕩器及復(fù)位電路等構(gòu)成。 圖 SJA1000 的硬件結(jié)構(gòu)框圖 CAN 核心模塊負(fù)責(zé) CAN 信息幀的收發(fā)和 CAN 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。它內(nèi)部自帶發(fā)送和接收緩沖， 并有超強(qiáng)的錯(cuò)誤報(bào)警和雙重濾波處理。最新的 89S 系列時(shí)鐘頻率支持到了 3MHz，包含看門狗定時(shí)器 WDT、 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針等新功能，極大的增強(qiáng)了單片機(jī)的性能， 是目前取代 MCS51 單片機(jī)的主流芯片之一 。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 AT89S52 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。目前 CAN 總線已被公認(rèn)為是最有前途的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線之一。設(shè)計(jì)一種可以用于大規(guī)模多點(diǎn)溫度的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。這樣，由于各種因素會(huì)造成檢測(cè)系統(tǒng)較大的偏差；又因?yàn)闄z測(cè)環(huán)境復(fù)雜、測(cè)量點(diǎn)多、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會(huì)使檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。也就是說(shuō)滿足下列兩等式之一，則報(bào)文被接收。信息幀仲裁場(chǎng)的標(biāo)識(shí)符與濾波寄存器中的值比較，如果二者相等，則將信息裝入相應(yīng)的接收緩沖區(qū)。報(bào)文濾波技術(shù)實(shí)際是通過(guò)屏蔽寄存器和濾波寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。有三種超載條件會(huì)導(dǎo)致超載標(biāo)志的發(fā)送：一是要求延遲下一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的內(nèi)部條件，二是在間歇場(chǎng)的第 1 位和第 2 位檢測(cè)到顯性位，三是如果 CAN 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤界定符或超載界定符的第 8 位（最后一位）采樣到一個(gè)顯性位，節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)超載幀（不是錯(cuò)誤幀）。 錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同場(chǎng)組成，第一個(gè)場(chǎng)由來(lái)自各站的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加得 到，第二個(gè)場(chǎng)是出錯(cuò)界定符。數(shù)據(jù)字節(jié)的允許數(shù)目為 0～ 8。標(biāo)準(zhǔn)格式里的控制場(chǎng)包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼 DLC， IDE 位及仲裁場(chǎng) RTR 18 位標(biāo)示符 SRR IDE 11 位標(biāo)示符 SOF 控制場(chǎng) IDE/r1 r0 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 控制場(chǎng) 數(shù)據(jù)場(chǎng) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼 保留為 仲裁場(chǎng) 保留位 r0；擴(kuò)展格式里的控制場(chǎng)包括 DLC 和兩個(gè)保留位 r1 和 r0。 而在擴(kuò)展格式中，仲裁場(chǎng)由 29 位標(biāo)識(shí)符、 SRR 位、 IDE 位和 RTR 位組成，標(biāo)識(shí)符為 ～ ，如圖 所示。數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如表 23 所示。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，仲裁場(chǎng)由 11 位標(biāo)識(shí)符 ID 和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位 RTR 組成。以下將逐一對(duì)各幀的結(jié)構(gòu)做詳細(xì)介紹。 遠(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀。在總線空閑或“隱性”位期間，發(fā)送“隱性”狀態(tài)。 圖 總線位的數(shù)值表示 CAN 總線上的電平形式中的總線數(shù)值為兩種互補(bǔ)邏輯數(shù)值之一：“顯性”或“隱性”。 表 22 CAN 總線長(zhǎng)度與傳輸距離的關(guān)系 CAN 總線波特率 任意兩節(jié)點(diǎn)間的最大距離 1Mbps 40m 500kbps 130m 250kbps 270m 125kbps 530m 100kbps 620m 50kbps 20kbps 10kbps 5kbps 10km CAN 網(wǎng)絡(luò)的速度取決于總線的長(zhǎng)度。應(yīng)用層協(xié)議可以由 CAN 用戶定義成合適特別工業(yè)領(lǐng)域的任何方案，已在工業(yè)控制和制造業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是 DeviceNet，這是 PLC 和智能傳感器設(shè)計(jì)的，在汽車工業(yè)，許多制造商都應(yīng)用他們的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)層次少有利于系統(tǒng)中實(shí)時(shí)控制信號(hào)的傳送。 CAN 協(xié)議簡(jiǎn)介 CAN 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) CAN 協(xié)議分為三層 ： 目標(biāo)層、傳輸層和物理層 [6]。第一種也是最常用的是數(shù)據(jù) 幀，用于一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送信息到其它任一或所有節(jié)點(diǎn)；第二種叫遠(yuǎn)程幀，基本上是一個(gè)數(shù)據(jù)幀但其中的 RTR 位被置 1，表明這是一個(gè)遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求，用于一個(gè)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)要求其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；另外兩種用于差錯(cuò)處理，分別叫做錯(cuò)誤幀和過(guò)載幀。設(shè)計(jì)人員就可以利用這一遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求特性來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信量，同時(shí)維持整個(gè)系統(tǒng)的完整性。同一個(gè)報(bào)文可以發(fā)送給特定的站點(diǎn)或許多站點(diǎn)，就看你怎樣去設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。也就是說(shuō)報(bào)文不是按照地址從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這也就是說(shuō)當(dāng)總線出現(xiàn)發(fā)送沖突時(shí)，通過(guò)仲裁后，原發(fā)送信息不會(huì)受到任何影響。與其他網(wǎng)絡(luò)不同，在 CAN 總線的通信協(xié)議中， 沒有節(jié)點(diǎn)地址的概念 ，也沒有任何與節(jié)點(diǎn)地址相關(guān)的信息存在，它支持的是基于報(bào)文的工作方式 [5]。 隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè) 分支，并取得了巨大進(jìn)步。 CAN 總線所具有的卓越性能、極高的可靠性和獨(dú) 特設(shè)計(jì) ，特別適合工業(yè)設(shè)備測(cè)控單元互連。 它提供高速數(shù)據(jù)傳送 ， 在短距離 (40m)條件下具有高速 (1Mbit/s)數(shù)據(jù)傳輸能力 ，而在最大距離 10000m時(shí)具有低速 (5kbits/s)傳輸 能力 ， 極適合在高速的工業(yè)自控應(yīng)用上CAN 總線可在同一網(wǎng)絡(luò)上連接多種不同功用的傳感器 (如位置 ， 溫度或壓力等 )。簡(jiǎn)而言之，它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)控制領(lǐng)域又一個(gè)新時(shí)代的開始，并將對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。 2 現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN 原理介紹 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 隨著控制、計(jì)算機(jī)、通訊、 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領(lǐng)域正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制、管理的各個(gè)層次、覆蓋從工段、車間、工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場(chǎng)。因此， 溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛。美國(guó)商用車輛制造商們也將注意力轉(zhuǎn)向 CAN 總線 。 它不僅僅是將電纜按樹形結(jié)構(gòu)連接起來(lái) ， 其通信協(xié)議相當(dāng)于 ISO/OSI 參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層 ， 網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)協(xié)議探測(cè)和糾正數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中因電磁干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。 對(duì)