【正文】 一個(gè)獨(dú)立的 CAN 控制器， SJA1000 是 PHILIPS 公司早期 CAN 控制器PCA82C200 的替代品，功能更強(qiáng)，增加了一種新的工作模式 (PeliCAN)，這種模式支持 協(xié)議 [9]~[12]。發(fā)送緩沖區(qū)可存儲(chǔ)一個(gè)完整的信息幀，長(zhǎng)度為 13 字節(jié)。 EML 負(fù)責(zé)傳送層中調(diào)制器的錯(cuò)誤管制，它接收 BSP 的出錯(cuò)報(bào)告，促使 BSP 和 IML 進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì) [14]。 （ 1） 82C250 的主要特性如下： ① 與 ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)完全兼容 ② 高速（最高可達(dá) 1Mbps） ③ 具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾，保護(hù)總線能力 ④ 采用斜率控制（ Slope Control），降低射頻干擾（ RFIRadio Frequency Interference） ⑤ 熱保護(hù) ⑥ 電源和地之間的短路保護(hù) ⑦ 低電流待機(jī)模式 ⑧ 未上電節(jié)點(diǎn)對(duì)總線無影響 ⑨ 可連接 110 個(gè)節(jié)點(diǎn) （ 2） PCA82C250 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) PCA82C250 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。對(duì)于較低速度或較短總線長(zhǎng)度，可用非屏蔽雙絞線或平行線作總線。在實(shí)際應(yīng)用中， CAN 總線大都用在如汽車和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制等的環(huán)境中，環(huán)境對(duì)電路的影響很大，所以為減少這些干擾，在設(shè)計(jì) CAN 總線的節(jié)點(diǎn)時(shí)，通常在電路中使用高速光耦，如 6N137 等，使 SJA1000 的 TX0 與 RX0 不直接與 82C250 的 TXD和 RXD 相連，而是通過高速光耦與 82C250 相連，這樣就能很好地實(shí)現(xiàn)總線上各 CAN 節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。 如果系統(tǒng)選擇采用熱敏電阻， 則可滿足 40攝氏度至 90 攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè) 1攝氏度的信號(hào)是不適用的。在 0100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1 攝氏度。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。176。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。 在多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測(cè)溫精度，就必須采用措施解決由長(zhǎng)線傳輸，多點(diǎn)測(cè)量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問題。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)。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。 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。 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。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)。對(duì)主控模塊和檢測(cè)模塊的微控制器的設(shè)計(jì)來說，復(fù)位十分重要，這直接決定其是否正常工作。 AT89S52 內(nèi)部附有 ISP 模塊。 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。 （ 2）串行 SPI 接口 FRAM FM25XX。 CAN 數(shù)據(jù)通過 82C250 傳輸?shù)?SJA1000， A。 （ 3）并行接口 FRAM。 RS232C 與 TTL 之間需要電平轉(zhuǎn)換。已經(jīng)編程的器件也可以用 ISP 方式擦除或再編程。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)位的工作過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電容加給 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)電容的充電過程而逐漸回落。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。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。 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。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。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。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。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 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 。 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，無需外部元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 V 至 V，無需備用電源，測(cè)量溫度范圍為 55 176。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。 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 。 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)，要通過信號(hào)前端調(diào)理電路和 AD 轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，才能輸入到 PIC 控制核心來運(yùn)算。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。雖然短路出現(xiàn)時(shí)功耗增加，但不致使輸出級(jí)損壞。接收 FIFO 共有 64 個(gè)字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 8X200的接收緩沖區(qū)，因而 SJA1000 的超載能力也大大加強(qiáng)。 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。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。 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。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。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 。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)。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）。數(shù)據(jù)字節(jié)的允許數(shù)目為 0～ 8。 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。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。 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。 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”。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)。 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]。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。也就是說報(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)。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]。 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。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)。 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)。美國(guó)商用車輛制造商們也將注意力轉(zhuǎn)向 CAN 總線 。 對(duì)于一般控制 ， 設(shè)備間連鎖可以通過串行網(wǎng)絡(luò)完成。現(xiàn)場(chǎng)總線可實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，實(shí)施綜合自動(dòng)化，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換。C。 “ 一線總線 ” 獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 ?? 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前普遍采用電子和計(jì)算機(jī)對(duì)糧倉(cāng)測(cè)控和管理，但是仍存在很多不盡人意的問題，如抗干擾性能差、傳輸數(shù)據(jù)丟失等，針對(duì)這些情況提出一種基于 CAN 總線糧倉(cāng)多點(diǎn)溫度測(cè)控及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。另外，主控端的外圍電路部分包括時(shí)鐘電路功能模塊、 EEPROM 存儲(chǔ)電路模塊、串口通信電路模塊、譯碼電路功能模塊、液晶顯示屏模塊；監(jiān)控 端的外圍電路部分為溫度傳感器。為了實(shí)現(xiàn)主控模塊對(duì)監(jiān)控模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在主控端和監(jiān)控端處都設(shè)計(jì)有 CAN通信電路，由控制器 SJA1000 和收發(fā)器 82C250 組成 CAN 通信接口。 the main portion of the external circuit section of the surveillance module is the temperature sensor. The clock chip of the main control module uses DS12887, the EEPROM memory chip can select AT24C16, the LCD display module can select FM12232B. The temperature sensor of the surveillance module use the digital sensor DS18B20, the lininal value of the temperature sensor is setted at 50 ℃ by the system. This paper presents the architecture of the system and the hardware and software design proposal , enabling the function of realtime temperature measurement and the offlimited alarm .The system has good reliability, high transmission rate, strong antiinterference and so on. This system can also be applied to the granary, the north central heating and hot water supply center, the cement paving of a large area and other occasions. Keywords: CANbus； DS18B20； AT89S52 目 錄 1 緒論 ................................................................... 5 背景介紹 .......................................................... 5 國(guó) 內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況 ............................................ 5 溫度傳感器的發(fā)展概況 ........................................ 5 現(xiàn)場(chǎng)總線概況 ................................................ 6 溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用前景 ..................................... 7 2 現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN 原理介紹 ................................................... 7 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 ...................................................... 7 CAN 總線簡(jiǎn)介 ...................................................... 8 CANbus 的產(chǎn)生與發(fā)展 ......................................... 9 CANbus 的基本工作原理 ....................................... 9 CANbus 的特征 .............................................. 10 CAN 協(xié)議簡(jiǎn)介 ........................