【正文】 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度 [18]。C 至 +125℃ 。即使能實現(xiàn)，也要 用到復雜的算法，一定程度上也增加了軟件實現(xiàn)的難度。若檢測到顯性位， RXD 將轉(zhuǎn)至低電平，微控制器應(yīng)通過引腳 8 將驅(qū)動器變?yōu)檎７绞阶鳛閷Υ藯l件作出的反應(yīng)。 主 控 制 器 接口管理邏輯 發(fā)送緩沖 接收 FIFO 驗收 濾波器 CAN 核心 模塊 收發(fā)器 SJA1000 CAN 總線 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設(shè)計 第 19 頁 共 52 頁 PCA82C250 總線收發(fā)器 PCA 82C250 是 PhiliPs 公司的 CAN 控制器和物理總線間的接口，可提供對 總線的差動發(fā)送和接收能力 。 SJA1000 具有如下特點： ① 完全兼容 PCA82C200 及其工作模式，即 BASICCAN 模式； ② 具有擴展的接收緩沖器， 64 字節(jié)的 FIFO 結(jié)構(gòu)； ③ 支持 ； ④ 支持 11 位和 29 位識別碼； ⑤ 位速率可達 1Mbit/s； ⑥ 支持 peliCAN 模式及其擴展功能； ⑦ 24MHz 的時鐘頻率； 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設(shè)計 第 18 頁 共 52 頁 ⑧ 支持與不 同微處理器的接口； ⑨ 可編程的 CAN 輸出驅(qū)動配置； ⑩ 增強了溫度范圍（ 40℃ ～ +125℃）。因其高性能價格比、實現(xiàn)簡單等突出優(yōu)點深得越來越多的研發(fā)人員的青睞 ， CAN 控制器有 82C250、SJA1000 及 Intel 82526/82527 等；根據(jù)當前市場、開發(fā)工具和課題的實際需要，系統(tǒng)的智能節(jié)點均選用 ATMEL8 位單片機 AT89S52 為微處理器，并選取 PhiliPs 公司的SJA1000CAN 控制器以及 PCA82C250 總線收發(fā)器，主要考慮到 SJA1000 支持，而 82C250 可以支持 110 個 CAN 節(jié)點，并且國內(nèi)市場上 PhiliPs 的產(chǎn)品型號比較多，購買比較方便。屏蔽寄存器的作用是決定標識符的哪些位需要與濾波寄存器比較。 遠程幀由 6個不同的位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、 CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。 11位標識符為 ～ ，如圖 。顯性數(shù)值表示邏輯“ 0”，而“隱性”數(shù)值表示邏輯“ 1”。主要對應(yīng)于 ISO(Intermational Standard Organizantion，國際標準化組織 )的 OSI(Open System Interconnertion，開放系統(tǒng)互連 )七層模型中數(shù)據(jù)鏈路層的媒體訪問控制 子層以及物理層的物理信號部分。 CAN 總線上報文所包含的內(nèi)容只有優(yōu)先級標志區(qū)和欲傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。因此倍受工業(yè)界的重視 ， 并已公認為最有前途的現(xiàn)場總線之一。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。因此 ， BOSCH 公司開發(fā)了 CAN總線 (Controller Area Network)， 并已取得國際標準化組織認證 (ISO11898)， 其總線結(jié)構(gòu)可參照 ISO/OSI 參考模型。 現(xiàn)場溫度直接 以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字 方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況 ?? 傳統(tǒng)的機械式溫度檢測儀表己經(jīng)有上百年的歷史了，一般均具有指示溫度的功能，由于測溫原理不同，不同的儀表在報警、記錄、控制信息遠傳等方面有較大的差別。主控監(jiān)控兩模塊的微處理器都采用 AT89S52單片機。 溫度傳感器的發(fā)展概況 ?? 美國 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板專利技術(shù)。 現(xiàn)場總線是 20 世紀 80年代中期在國際上發(fā)展起來的。 對機動車輛總線和對現(xiàn)場總線的需求有許多相似之處 ， 即較低的成本、較高的實時處理能力和在惡劣的強電磁干擾環(huán)境下可靠的工作。 其 在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用背景 [2]。 ?? CANbus 的基本工作原理 CAN 總線的拓撲結(jié)構(gòu)如圖 所示，是一個典型的串行總線的結(jié)構(gòu)形式。這種特性叫做遠程發(fā)送請求（ RTR）。 PMA 子層和 MDI 子層有多種規(guī)范，由不同的組織制定，可應(yīng)用在不同的領(lǐng)域和場合?？偩€位的數(shù)值表示如圖 所示。只有在總線處于空閑狀態(tài)時才允許站開始發(fā)送。活動錯誤標志由 6個連續(xù)的顯性位組成，認可錯誤標志由 6個連續(xù)的隱性位組成。 3 基于 CAN 多點溫度檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 溫度檢測系統(tǒng)有則共同的特點：測量點多、環(huán)境復雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠等。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。發(fā)送緩沖區(qū)可存儲一個完整的信息幀，長度為 13 字節(jié)。 （ 1） 82C250 的主要特性如下： ① 與 ISO11898 標準完全兼容 ② 高速（最高可達 1Mbps） ③ 具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線能力 ④ 采用斜率控制（ Slope Control），降低射頻干擾（ RFIRadio Frequency Interference） ⑤ 熱保護 ⑥ 電源和地之間的短路保護 ⑦ 低電流待機模式 ⑧ 未上電節(jié)點對總線無影響 ⑨ 可連接 110 個節(jié)點 （ 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。在實際應(yīng)用中， CAN 總線大都用在如汽車和工業(yè)現(xiàn)場控制等的環(huán)境中，環(huán)境對電路的影響很大，所以為減少這些干擾，在設(shè)計 CAN 總線的節(jié)點時，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，這樣就能很好地實現(xiàn)總線上各 CAN節(jié)點間的電氣隔離。在 0100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。176。 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(zhuǎn)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。液晶顯示器按功能分為段位式 LCD、字符式 LCD 和點陣式 LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點陣式 LCD 不僅能顯示字符，還可以顯示漢字及各種圖形，并且可實現(xiàn)屏幕的上下左右滾動顯示，反轉(zhuǎn)顯 示以及顯示閃爍等功能，用途十分廣泛。 系統(tǒng)采用針 對傳統(tǒng)溫度測溫系統(tǒng)測溫點少，系統(tǒng)兼容性及擴展性較差的特點，運用分布式通訊的思想。對主控模塊和檢測模塊的微控制器的設(shè)計來說，復位十分重要，這直接決定其是否正常工作。各模塊 具體的硬件電路設(shè)計在下列小節(jié)做出詳細的闡述。 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。而且集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù) 。 特點 ：獨特的一線接口，只需要一條口線通信多點能力，簡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，測量溫度范圍為 55 176。 另 外， 這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器 ， 不能進行多點測量 。若引腳 8 接高電平，則電路進入低電平待機模式，在這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉，接收器轉(zhuǎn)至低電流。接收 FIFO 共有 64 個字節(jié)，遠遠超過 8X200的接收緩沖區(qū)，因而 SJA1000 的超載能力也大大加強。它內(nèi)部自帶發(fā)送和接收緩沖，并有超強的錯誤報警和雙重濾波處理。目前 CAN 總線已被公認為是最有前途的幾種現(xiàn)場總線之一。信息幀仲裁場的標識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)。數(shù)據(jù)字節(jié)的允許數(shù)目為 0～ 8。在標準格式中，仲裁場由 11 位標識符 ID和遠程發(fā)送請求位 RTR組成。 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)值為兩種互補邏輯數(shù)值之一：“顯性”或“隱性”。 CAN 協(xié)議簡介 CAN 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) CAN 協(xié)議分為三層 ： 目標層、傳輸層和物理層 [6]。也就是說報文不是按照地址從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點。 CAN 總線所具有的卓越性能、極高的可靠性和獨特設(shè)計 ，特別適合工業(yè)設(shè)備測控單元互連。 2 現(xiàn)場總線 CAN 原理介紹 現(xiàn)場總線簡介 隨著控制、計算機、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)場設(shè)備層到控制、管理的各個層次、覆蓋從工段、車間、工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場。 對于一般控制 ， 設(shè)備間連鎖可以通過串行網(wǎng)絡(luò)完成。C。 ?? 隨著電子 技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，目前普遍采用電子和計算機對糧倉測控和管理，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，針對這些情況提出一種基于 CAN 總線糧倉多點溫度測控及報警系統(tǒng)的設(shè)計方法。為了實現(xiàn)主控模塊對監(jiān)控模塊的實時監(jiān)測，在主控端和監(jiān)控端處都設(shè)計有 CAN通信電路，由控制器 SJA1000 和收發(fā)器 82C250 組成 CAN 通信接口。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。隨著微處理器與計算機功能的不斷增強和價格的降低，計算機與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。奔馳 S 型轎車上采用的就是 CAN總線系統(tǒng) 。 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設(shè)計 第 8 頁 共 52 頁 現(xiàn)場總線技術(shù)將專用于微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自具有數(shù)字計算和通信能力，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的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場的多個微型計算機化測 量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實際需要的自動控制系統(tǒng)。 圖 CAN總線 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) CAN 總線中一個節(jié)點發(fā)送信息，多個節(jié)點接收信息；但 CAN 總線的信息存取方式既不同于令牌方式的 Aret，也不同于主從方式的 Bitbus，采用的是一種 廣播式 的存取工作方式。和上面不同之處在于，節(jié)點并不等待信息的到來，而是主動去索取。 CAN 層的定義與開放系統(tǒng)互連模型（ OSI） 一致，每一層與另一設(shè)備上相同的那一層通訊，實際的通訊發(fā)生在每一設(shè)備上的相鄰的兩層，而設(shè)備只通過模型物理層的物理傳 播 媒 體 應(yīng)用層 有設(shè)計者自行定義 … 數(shù)據(jù) 鏈路層 物理層 邏輯鏈路控制子層 LLC 媒體訪問控制子層 MAC 物理信號子層 PLS 物理媒體附屬子層 PMA 媒體相關(guān)接口子層 MDI CAN 控制器 CAN 收發(fā)器 CAN 協(xié)議 規(guī)范 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設(shè)計 第 12 頁 共 52 頁 介質(zhì)互連，表 21 中展示了 OSI 開放式互連模型的各層。 (差動傳輸方式 ) 報文傳輸及其幀結(jié)構(gòu) 圖 數(shù)據(jù)幀標準格式中的仲裁場結(jié)構(gòu) CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸由以下 4個不同的幀類型所表示和控制，它們分別是 [7]： 數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳送到接收器。所有站都必須同步于首先開始發(fā)送的那個站的幀起始前沿。 仲裁場 RTR 18 位標示符 SRR IDE 11 位標示符 SOF 控制場 IDE/r1 r0 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 控制場 數(shù)據(jù)場 數(shù)據(jù)長度代碼 保留為 仲裁場 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設(shè)計 第 15 頁 共 52 頁 超載幀包括兩個位場：超載標志和超載界定符。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計信號調(diào)理電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電 路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計算機去處理。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。主控制器可直接將標識符和數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)，然后置位命令寄存器 (CMR)中的發(fā)送請求位 TR，啟動 CAN核心模塊讀取發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，按 CAN協(xié)議封裝成一個完整的 CAN 信息幀，提供給收發(fā)器發(fā)往總線。 圖 82C250 功能框圖 （ 3） PCA82C250 的功能 基于 CAN總線的多點溫度監(jiān)測及報警系統(tǒng)設(shè)計 第 20 頁 共 52 頁 首先， 82C250 驅(qū)動電路內(nèi)部具 有限流電路，可防止輸出級對電源、地或 負載短路 [13]。 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器大致可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器兩類。