【正文】 ALEINTO_SWR_SRD_SRXDTXDP26P27P25373635343332EA31ALE30PSEN2928272625242338223921VCC4012346578RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND20U8AT89S52C1510u12Y412MHzR1410KC1330pC1230pS1SWPBD0D1D2D3D4D5D6D7ALE+5V+5V+5VR12R20SCLSDA/RD 87/WR 8732 D132 RWRSTspeakerkey1key2key3key4 圖 微控制器最小系統(tǒng) AT89S52 所用晶振可在 4MHz~24MHZ 之間，此處用典型的 12MHz 晶振。 顯示屏的顯示特性和機械特性如下所示： （ 1）顯示特性： ① STN 正視反射模式 ②顯示顏色：綠底藍字 ③顯示角度： 6 點鐘直視 ④驅動方式： 1/32 Duty， 1/6Bias （ 2）機械特性： ①外觀尺寸： 84 44(mm) ②電陣： 122 32 點 ③點尺寸： (W) (H)(mm) ④點間距： (W) (H)(mm) 系統(tǒng)硬件結構組成 本系統(tǒng)由兩部分組成：主控模塊和監(jiān)控模塊， 從圖 可以看出，主控模塊功能模塊由微控制器、 CAN 通信電路以及時鐘電路、 EEPROM 電路、串口電路、液晶顯示屏等外圍電路組成。 顯示器的選擇 由于發(fā)光二極管顯示器 LED（ Light Emitting Diode）多為 8 段或米字段，只能輸出有限的英文字符，對于儀器的使用者來說很不方便，所以我們在多點溫度檢測系統(tǒng)上使用了液晶顯示器 (LCD)。 圖 DS18B20 內部結構圖 低溫度系數晶振 高溫度系數晶振 預置 斜率累加器 比較 計數器 1 計數器 2 =0 =0 溫度計存器 預置 LSB 置位 /清除 停止 加 1 64 位ROM和 單 線 接 口 儲存器和控制器 溫度靈敏元件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 高速緩存 存儲器 8 位 CRC 生成器 電源監(jiān)測 內 部 DDV I/O DDV 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 第 24 頁 共 52 頁 DS18B20 內部結構主要由 四部分組成 ： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 配置寄存器。F 到 257 華氏度 10176。采用數字溫度芯片 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數字化。 對于 CAN 控制器及帶有 CAN 總線接口的器件， 82C250 并不是必須使用的器件，因為多數 CAN 控制器均具有配置靈活的收發(fā)器件，并允許總線故障，只 是驅動能力只允許 20～ 30 個節(jié)點連接在一條總線上。在硬件電路中使用 82C250 是為了增大通信距離，提高系統(tǒng)的瞬間抗干擾能力，保護總線。圖 中， SJA1000 由 CAN 核心模塊、接口管理邏輯、發(fā)送緩沖區(qū)、驗收濾波器單元、接收 FIFO(先入先出 )等幾部分組成。除與 8031 引腳和指令系統(tǒng)完全兼容外，又增加了許多新的功能。 可見如果信息標識符的高字節(jié)為 11001101，屏蔽寄存器值為 00001111，若濾波寄存器的值為11001101則將數據收入緩沖區(qū)。遠程幀 不存在數據場， DLC的數值沒有意義，它可以是 0～ 8中的任何數值，這一數值為對應數據幀的 DLC。數據場的長度可為 0。在“隱性”狀態(tài)下， HCANV ? 和 LCANV ? 被固定于平均電壓電平， diffV 近似為 0。由于 CAN 的數據結構簡單，又是范圍較小的局域網，因此不需要其他中間層，應用層數據直接取自數據鏈路層或直接向鏈路層寫數據。至于該報文是否要做進一步的處理或被丟棄將完 全取決于接收節(jié)點本身，由節(jié)點來進行報文過濾。控制器局部網將在我國迅速普及推廣。 現場總線是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領域的計算機局域網。通過 CAN 總線 ， 傳感器、控制器和執(zhí)行器由串行數據線連接起來。與前一代產品不同，新的產品支持 3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。常規(guī)電子線路，可以容易地將計算機技術與測量技術結合起來。 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 第 1 頁 共 52 頁 基于 CAN 總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 摘要 本文 設計的是一套 基于 CAN 總線的多點溫度檢測及報警系統(tǒng) ，主要是對糧倉的溫度監(jiān)控，以確保儲糧的安全 。智能儀表在測量過程自動化，測量結果的數據處理以及功能的多樣化方面都取得了巨大的進展。而且新一代產品更便宜，體積更小。它不僅僅是將電纜按樹形結構連接起來 ， 其通信協(xié)議相當于 ISO/OSI 參考模型中的數據 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 第 7 頁 共 52 頁 鏈路層 ， 網絡可根據協(xié)議探測和糾 正數據傳輸過程中因電磁干擾而產生的數據錯誤。它 的出現，標志著工業(yè)控制領域又一個新時代的開始，并將對該領域的發(fā)展產生重要影響。 隨著計算機硬件、軟件技術及集成電路技術的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計算機技術應用領域中最具活力的一個分支，并取得了巨大進步。同一個報文可以發(fā)送給特定的站點或許多站點，就看你怎樣去設計網絡和系統(tǒng)。結構層次少有利于系統(tǒng)中實時控制信號的傳送。在總線空閑或“隱性”位期間，發(fā) 送“隱性”狀態(tài)。數據 幀的結構如表 23所示。 錯誤幀由兩個不同場組成，第一個場由來自各站的錯誤標志疊加得到，第二個場是出錯界定符。也就是說滿足下列兩等式之一，則報文被接收。 AT89S52 具 有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。 圖 SJA1000 的硬件結構框圖 CAN 核心模塊負責 CAN 信息幀的收發(fā)和 CAN 協(xié)議的實現。 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 1Mbps）應用設計 [12]。而 82C250 支持多達 110 個節(jié)點，并能以 1Mbps的速率工作于惡劣電氣環(huán)境下。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。C 至 +85176。該裝置信號線高的時候，內部電容器，儲存能量通由 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高電平的到來重新充電。液晶顯示器具有體積小、外形薄、重量輕、耗能小、工作電壓低、無輻射，特別是視域寬、顯示信息量大等優(yōu)點。 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。兩旁的電容可用 30177。圖 為微控制器最小系統(tǒng)電路圖。 ⑤可以與 SED1520 級聯(lián)使用，以便擴展行列驅動能力。本 設計 應用這一溫度芯片，也是順應這一趨勢。圖 用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數器 1的預置值。華氏相當于是 67176。 在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠距離采樣進行 AD 轉換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點測量切換及放大電路零點漂移等造成的誤差補償問題。由于在待機模式下接收器是慢速的，因此第一個報文將被丟失。它與 ISO11898 標準完全兼容，最高速率可達 IMbps，采用斜率控制可降低射頻干擾，并且其未上電節(jié)點不會千擾總線。 SJA1000 的硬件結構框圖如圖 所示。 微處理器 AT89S51/52 系列單片機是美國 ATMEL 公司生產的一種低功耗、高性能的片內有4K/8K 快閃可編程 /擦除只讀存儲器 (FPEROM)的 8 位 COMS 微控制器。如果屏蔽寄存器的每一位為 1，那么這一位會自動接收，無須與濾波寄存器的相應位進行比較。與數據幀相反，遠程幀的 RTR位是隱性位。 數據幀由 7個不同的位場組成，即幀起始、仲裁場、控制場、數據場、 CRC場、應答場和幀結束?！帮@性”和“隱性”同時發(fā)送時，最后總線數值將顯示為“顯性”。目標層和傳輸層包含所有由 ISO/OSI 模型定義的數據鏈路層的服務和功能。所有節(jié)點都會接收到在總線上傳送的報文，并在正確接收后發(fā)出應CAN 節(jié)點 CAN 節(jié)點 CAN 節(jié)點 … 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 第 10 頁 共 52 頁 答確認。 CANbus 的產生與發(fā)展 控制器局部網（ CAN－ CONTROLLER AREA NETWORK）是 BOSCH 公司為現代汽車應用領先推出的一種多主機局部網，由于其卓越性能現已廣泛應用于工業(yè)自動化、 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 第 9 頁 共 52 頁 多種控制設備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境 控制等眾多部門?，F場總線就是順應這一形勢發(fā)展起來的新技術。同時 ， 國際上一些大的半導體廠商也積極開發(fā)出支持 CAN總線的專用芯片。 適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量 ，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子 產品等。今年來由于微電子的進步以及計算機應用的日益廣泛，智能化測量儀表己經取得巨人的進步，以單片機為主體的溫度控制器取代了傳統(tǒng)的儀器儀 表。 系統(tǒng)設計分為主控模塊和監(jiān)控模塊。目前，在研制高精度，高性能，多功能的測量儀表時，幾乎沒有不考慮使用單片機使之成為智能儀表的。 現場總線 概況 現場總線是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節(jié)點數字通信的系統(tǒng) ， 現場總線技術將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自具有了數字計算和數字通訊能力，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現場的多個微機化測量控制設備之間及現場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間，實現數據傳輸與信息交換 ，形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng) [1]。CAN 網絡的配制比較容易 ， 允許任何站之間直接進行通信 ， 而無需將所有數據全部匯總到主計算機后再行處理?，F場總線是應用在生產現場、在微型計算機化測量控制設備之間實現雙向串行多節(jié)點數字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。由于對系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求，工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要表現為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化，即負載分散、功能分散、危險分散和地域分散。 CAN 總線協(xié)議 另外一個有用的特性是 一個節(jié)點可以主動要求其它節(jié)點發(fā)送信息。 圖 CAN協(xié)議的分層結構 CAN 協(xié)議的分層結構如圖 所示?！帮@性”狀態(tài)改寫“隱性”狀態(tài)并發(fā)送。 表 23 數據幀結構 ?? 幀起始 仲裁場 控制場 數據場 CRC場 ACK場 幀結束 ?? 幀起始（ SOF）標志數據幀和遠程幀的起始，僅由一個顯性位構成。有兩種形式的錯誤標志，一種是活動錯誤標志，另一種是認可錯誤標志。（ ～ ）≡(～ ) （ ～ ）≡ 11111111 屏蔽寄存器和濾波寄存器存放在 CAN控制器中，其自動識別標識符的功能由硬件實現，但濾波寄存器和屏蔽寄存器的值需要軟件設定。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。接口管理邏輯負責同外部主控制器的接口，該單元中的每一個寄存器都可由主控制器 通過 SJA1000 的地址 /數據總線訪問 [13]。該器件對總線提供差動發(fā)送能力，對 CAN 控制器提供差動接收能力。利用 82C250 還可方便地在 CAN 控制器與收發(fā)器之間建立光電隔離。且該芯片的物理化學性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。C 范圍內精度為 177。 DS18B20 的電源也可以從外部 。液晶顯示器已被廣泛應用于各種儀器儀表、電子顯示裝置等場合，成為測量結果顯示和人機對話的重要工具。各模塊具體的硬件電路設計在下列小節(jié)做出詳細的闡述。10pF，電容 C12 和 C13 可以幫助起振，此處使用典型的 30pF，調節(jié)他們 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設計 第 28 頁 共 52 頁 可以達到微調時鐘頻率的目的。 本系統(tǒng)采用 AT89S52 芯片作為微控制器。 ④驅動占空比為 1/16 或 1/32。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢 [19]。 圖 DS18B20測溫原理框圖 當計數器 1的預置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1，計數器 1的預置將重新被裝入，計數器 1重