【正文】 視。 2． 在 DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。 溫度傳感器電路設(shè)計 傳感器采集到的溫度信號在極短的時間內(nèi)可能會 受到干擾信號的作用而出現(xiàn)誤差，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)和加熱器的誤動作。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。 DS18B20 的最大特點之一是采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20 和微控制器 AT89S52 構(gòu)成的溫度測量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號到微控制器。PC 機(jī)發(fā)送數(shù) 據(jù) ： PC 機(jī)通過 TXD 口將數(shù)據(jù)經(jīng)過 MAX232 電平轉(zhuǎn)化后發(fā)送出去 ；PC 機(jī)接收數(shù)據(jù) ： 把要接收的數(shù)據(jù)通過 MAX232 電平轉(zhuǎn)換后至 RXD 口送至 PC 機(jī)，從而完成雙向通信。電容 C1， C2， C3， C4 取同樣數(shù)值的電解電容 ，用以提高抗干擾能力，在連接時必須盡量靠近器件。 PC 機(jī)串口是 RS232 電平的，以正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，以高低電平表示邏輯狀態(tài)。但這樣的電壓還隨著電 網(wǎng) 電壓波動、負(fù)載和溫度的變化而變化。在鍵盤掃描期間， DIG7～ DIG0引腳按照 DIG0至 DIG7的順序依次輸出高電平，其余 7個引腳輸出低電平； SEG7～ SEG0引腳的輸出被禁止，當(dāng)沒有鍵被按下時， SEG7～ SEG0都被下拉為低電平；當(dāng)有鍵被按下時，例如連接 DIG3與 SEG4的鍵被按下，則當(dāng) DIG3輸出高電平時 SEG4檢測到高電平；為了防止因為按鍵抖動或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼， CH451實行兩次掃描，只有當(dāng)兩次鍵盤掃描的結(jié)果相同時，按鍵才會被確認(rèn)有效。占空比的值從 1/16至 16/16，占空比越大，數(shù)碼管的平均驅(qū)動電流越大，顯示亮度也就越高，但占空比與顯示亮度之間是非線性關(guān)系。 CH451通過串行接口與單片機(jī)相連接。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，是常用復(fù)位電路之一。 晶體可在 ～ 12MHz 之間任選， 由于要使用CAN 總線通信電路，所以采用 晶振。AT89S52 Flash單片機(jī)有如下特點 ： 與 MCS51產(chǎn)品兼容； 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 具有 8K可改寫的 Flash內(nèi)部程序存儲器，可寫 /擦 1000次； 全靜態(tài)操作： 0Hz~33MHz； 256字節(jié)內(nèi)部 RAM； 32根可編程 I/O線； 3個 16位定時器 /計數(shù)器； 8個中斷源； 可編程串行口； 低功耗空閑和掉電方式。 AT89S52單片機(jī)引腳圖如圖 。它是以 8051為內(nèi)核構(gòu)成的，所以它和 8051系列單片機(jī)是兼容的系列。 AVR單片機(jī)工作電壓為 ~，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。動態(tài)顯示電路用來顯示各個庫房的當(dāng)前溫度。 CAN 總線總體框圖如圖 所示。使用溫度傳感器采集溫度變化信號，并通過單片機(jī)處理后去控制溫度，使其達(dá)到穩(wěn)定。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 2章 冷庫溫度測控系統(tǒng)總體設(shè)計 課題總體分析 設(shè)計一個基于 CAN 總線的大型冷藏庫控制系統(tǒng)，針對不同貯藏室的溫度控制要求實現(xiàn)自動恒溫和遠(yuǎn)程監(jiān)控 。根據(jù)要求新型全自動冷庫控制系統(tǒng)由上位計算機(jī)、現(xiàn)場測控元件組成多級、開放、模塊化、可擴(kuò)展的高性價比冷庫全自動控制解決方案，確保 制冷控制系統(tǒng)安全、可靠、高效、穩(wěn)定、節(jié)能運行，改善工人勞動條件，提升電控配套設(shè)備制造檔次。 另外 ， 我國不少冷藏企業(yè)為了減員增效 ， 削減了冷庫操作運行人員 ， 在冷庫制冷系統(tǒng)自動控制技術(shù)應(yīng)用還不普遍的情況下 ， 一旦出現(xiàn)異常 ， 整個制冷系統(tǒng)就會處于無人監(jiān)管的狀態(tài) ， 存在很大的安全隱患 。據(jù)統(tǒng)計，全國現(xiàn)有冷凍冷藏能力已達(dá) 500 多萬 噸 ，其中外資、中外合資和私營冷庫約占 50 萬 噸 ，國有 冷庫 450 多萬 噸 ，分屬于內(nèi)貿(mào)、農(nóng)業(yè)、外貿(mào)和輕工系統(tǒng)，其中內(nèi)貿(mào)系統(tǒng)冷庫容量達(dá)300 多萬 噸 ，占全國總量的 60%以上。 近年來，國外新建的大型果蔬貯藏冷庫多是果品氣調(diào)庫，如美國使用氣調(diào)貯藏蘋果已占冷藏總數(shù)的 80%； 法國、意大利也大力發(fā)展該項技術(shù)，氣調(diào)貯藏蘋果均達(dá)到冷藏蘋果總數(shù)的 50%～ 70%以上；英國氣調(diào)庫容達(dá) 22 萬 噸 。食品保鮮主要以食品冷藏鏈為主，將易腐畜禽、水產(chǎn)、果蔬、速凍食品通過預(yù)冷、加工、貯存和冷藏運輸，有效地保持食品的外觀、色澤、營養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)，達(dá)到食品保質(zhì)保鮮，延長食品保存期的目的，起到調(diào)劑淡、旺季市場的需求并減少生產(chǎn)與銷售過程中經(jīng)濟(jì)損耗的作用。新鮮果品與其他商品不同，它季節(jié)性強(qiáng)、易腐性強(qiáng)、地區(qū)性強(qiáng)、商品性強(qiáng)。 上位機(jī) 主要完成與 PC 機(jī)的通信功能 ， 通過 PC 機(jī) 可 設(shè)置及顯示各冷庫的溫度，將設(shè)置的溫度通過上位機(jī)送至下位機(jī) ； 下位機(jī)完成對冷庫的溫度檢測以及實現(xiàn)自動恒溫控制。 同時，可現(xiàn)場設(shè)定溫度值。貯藏保鮮克服了加工過程中的缺陷，它是果品生產(chǎn)與銷售之間不可缺少的環(huán)節(jié)，也是保證豐產(chǎn)豐收的重要關(guān)鍵，它在發(fā)展果品產(chǎn)業(yè)，改善人民 生活，保障市場供應(yīng)，鞏固城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)，增值增收，擴(kuò)大外貿(mào)出口等方面都起著重要的作用。隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、現(xiàn)代物流系統(tǒng)的不斷完善，食品冷藏鏈的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景十分廣闊。日本、意大利等發(fā)達(dá)國家已擁有 10 座世界級的自動化冷庫。我國商業(yè)系統(tǒng)擁有果蔬貯藏庫面積達(dá) 200多萬 平方米 ， 存儲 能力達(dá) 130 多萬 噸 ，其中機(jī)械冷藏庫 70 多萬 噸 ，普通庫為 60多萬 噸 。 而且 ， 各種規(guī)模冷庫中 ， 不同的 庫房 需要控制不同的溫度范圍 ， 為了更合理 、 有效地利用現(xiàn)有能源 ，需進(jìn)一步提高測控溫精度。采集冷庫各工藝過程的工藝參數(shù)，電氣參數(shù)及主要設(shè)備的運行狀態(tài)信息，并對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、貯存，對各類工藝參數(shù)作出趨勢曲線，操作員通過簡單的鼠標(biāo)鍵盤操作可進(jìn)行系統(tǒng)功能組態(tài)，在線修改和設(shè)置控制參數(shù)，給控制級可編程控制器下達(dá)指令。 用戶根據(jù)需要，通過鍵盤或上位機(jī)設(shè)定各儲藏室的溫度，由現(xiàn)場控制節(jié)點實現(xiàn)自動恒溫控制，系統(tǒng)誤差為177。數(shù) 據(jù) 采 集 比 較 器 控 制 開 關(guān) 信號放大 溫度預(yù)置 信號放大 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 使用單片機(jī)具有編程靈活，控制簡單的優(yōu)點，使系統(tǒng)能簡單的實現(xiàn)溫度的控制及顯示，并且通過軟件編程能實現(xiàn)各種控制算法使系統(tǒng)還具有控制精度高的特點。 圖 CAN總線整體框圖 PC 機(jī) 上位機(jī) 節(jié)點 1 節(jié)點 n CAN 總線 ?? 傳感器 單 片 機(jī) 控制電路 顯示電路 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 上節(jié)點主要 完成與 PC 機(jī)之間的通信功能，把下節(jié)點檢測到的溫度值送到 PC機(jī)進(jìn)行顯示 ， 并把 PC 機(jī)設(shè)置的各冷庫溫度值通過 CAN 總線送至下節(jié)點。 單 片 機(jī) 通信模塊 CAN 總線控制器 CAN 總線收發(fā)器 PC機(jī) CAN總線 收發(fā) 器 CAN總線控制器 單 片 機(jī) n 號庫房測溫點 動態(tài)顯示 驅(qū)動電路 控制電路 鍵盤 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3章 系統(tǒng)硬件 電路 設(shè)計 單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是微型計算機(jī)發(fā)展的一個分支，是一種專門面向控制的微處理器件，故又稱之為微控制器。 AVR的 I/O口操作不方便，如果將它作雙向口用的話非常麻煩，要設(shè)為輸出還得選擇有沒有上拉，而且不支持基本的總線操作。 AT89系列單片機(jī)可分為標(biāo)準(zhǔn)型號、低檔型號和高檔型號三類。 它帶有8K可 Flash編程和擦除的只讀存儲器。 單片機(jī)外圍電路設(shè)計 1． 時鐘電路 MCS51 單片機(jī)本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)， MCS51 單片機(jī)應(yīng)在唯一的時鐘信號 控制下，嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各個信號的關(guān)系。 在設(shè)計印刷電路板時，晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 按下鍵后，通過 R1 和 R2 形成回路，使 RESET 端產(chǎn)生高電平。 CH451 的段驅(qū)動引腳串接了電阻，用以限制和均衡段驅(qū)動電流，在 5V電源電壓下，串接 200Ω電阻通常對應(yīng)段電流 13mA。 CH451內(nèi)部具有 8個 8位的數(shù)據(jù)寄存器，用于保存 8個字?jǐn)?shù)據(jù)，分別對應(yīng)于 CH451所驅(qū)動的 8個數(shù)碼管或者 8組每 組 8個的發(fā)光二極管。如果 CH451檢測到有效的按鍵，則記錄下該按鍵代碼，并通過 DOUT引腳產(chǎn)生低電平有效的鍵盤中斷，此時單片機(jī)可以通過串行接口讀取按鍵代碼；在沒有檢測到新的有效按鍵之前， CH451不再產(chǎn)生任何鍵盤中斷。因而在整流、濾波電路之后，還需要穩(wěn)壓電路。因此，為了能夠使計算機(jī)接口和終端的 TTL 器件連接，必須在 RS232C 與 TTL 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系變換。下半部分為發(fā)送和接收部分。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 2 J u n 2 0 0 9 S h e e t of F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ E x a m p l e s \ B A C K U P ~ 2 7 . D D BD r a w n B y :C 1 +C 1 C 2 +C 2 T 1 O U TT 2 O U TR 1 I NR 2 I NV C CV+GNDVT 1 I NT 2 I NR 1 O U TR 2 O U TC91ufC 1 01ufR X DT X D13451110129V C CC 1 2C 1 11ufC 1 31uf162738495D B 9261615147138U6M A X 2 3 21uf 圖 RS232接口電路圖 溫度傳感器模塊的設(shè)計 溫度傳感器的選擇 1． 傳感器選擇方案論證 方案一 采用熱敏電阻。每只 DS18B20 具有一個獨有的不可修改的 64 位序列號，根 據(jù)序列 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 號可訪問不同的器件。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。因此本系統(tǒng)設(shè)計采集多個點的實際溫度值，并計算其平均值，然后用平均溫度值去控制壓縮機(jī)和加熱器的啟動和停止 。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過 8個時，就需要解決微處理器的總 線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。 1 2 3D S 1 8 B 2 0R 1 64 . 7 KP 1 01 2 3D S 1 8 B 2 01 2 3D S 1 8 B 2 0V C CV C C 圖 DS18B20與單片機(jī)連接圖 CAN 總線模塊的設(shè)計 一 CAN 總線器件簡介 CAN 接口電路中使用了 CAN 收發(fā)器 PCA82C250、控制器 SJA1000 和快速光電隔離器 6N137，并采用了保護(hù)電路。報文由 CPU 寫入，由位流處理器 BSP 讀出。位流處理器是一個序列發(fā)生器，它控制發(fā)送緩沖器，RxFIFO 和 CAN 總線之間的數(shù)據(jù)流，同時它也執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、位填充、和CAN 總線錯誤處理功能。 SJA1000 為微控制器提供了一些地址，微控制器通過操作這些地址對應(yīng)的寄存器和存儲單元，即可控制SJA1000 的通信。在這種模式下，不采取任何措施用于限制上升斜率和下降斜率。 6N137主要應(yīng)用于消除接地環(huán)路 ； LSTTL 轉(zhuǎn)換為 TTL或 LSTTL 或 5vCMOS； 線性接收，數(shù)據(jù)發(fā)送 ； 多路數(shù)據(jù)輸入 ； 開關(guān)電源的供給 ； PC 機(jī)外設(shè)接口等應(yīng)用場合。 SJA1000 集成了 CAN 協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可進(jìn) 行通信數(shù)據(jù)的幀處理。為了增強(qiáng)節(jié)點抗干擾能力， SJA1000 的 TX0 和 RX0并不是直接與 82C250的 TXD和 RXD相連，而是通過高速光耦 6N137后與 82C250相連?？梢圆捎猛S電纜，雙絞線以及光纖作為總線，本設(shè)計中采用雙絞線作為總線。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在 CAN 控制器 SJA1000 和 CAN 控制器接口 PCA82C250之間加接 6N137 光電隔離芯片，并采用 DCDC 變換器隔離電源。為了實現(xiàn)裝置與裝置之間、裝置與上位機(jī)、 裝置與外界的通信， CAN 總線接口必不可少。屏蔽雙絞線的特性阻抗一般為 102Ω～ 120Ω，因此匹配電阻可以為 120Ω。 PCA82C250 提供對總線的差動發(fā)送能力和對 CAN 控制器的差動接收能力，其差分接收器共模抑制比寬，抗電磁干擾。 BTL 監(jiān)視串行 CAN 總線并處理與總線相關(guān)的位時序。接收緩沖器是接收 FIFO 的一個可被 CPU訪問的窗口。 1