【導讀】種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。為國際標準，被公認為幾種最有前途的總線之一。本文綜述了CAN總線產(chǎn)生和發(fā)過程，將CAN總線應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的設(shè)想。給出了基于CAN總線的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方。以AT89C52單片機為核心，及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給出了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵的軟件流程。測試結(jié)果表明，房間溫度控制。能滿足設(shè)計要求，具有結(jié)構(gòu)簡潔、節(jié)能、實時性好及可靠性高等優(yōu)點。

　　

【正文】 了很大的改進 。 DS18B20 的特點 溫度傳感器 DS18B20具有獨特的一線接口，只需一條口線通信即可實現(xiàn)多點能力，簡化了分布式溫度傳感器的應(yīng)用?？梢杂脭?shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 ～ ，無需備用電源。測量溫度范圍為 55℃ ～ +125℃，在 10℃ ～ +85℃范圍的精度為177。 ℃。 DS18B20可編程器的分辨率為 9～ 12位，溫度轉(zhuǎn)換為 12位，最大值為 750毫秒。它的電路設(shè)計原理圖如 。 20 123S D 1 8B 204 .7K+ 5V 圖 DS18B20電路設(shè)計圖 ，僅需要一根信號線與 CPU連接，傳送串 行數(shù)據(jù)，不需要外部元件。 ，多個 DS18B20可以掛接在一根總線上，實現(xiàn)多點測溫。 55～ +125℃，分辨率為 9～ 12位，可通過編程選擇，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃的默認值 12位，可實現(xiàn)高精度測溫。 ，也可用外部的電源（ ～ ）供電。 DS18B20 使用注意事項 DS18B20的通信協(xié)議，主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20進行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM（只讀存儲器）指令，最后發(fā)送 RAM（隨機存儲器）指令，這樣才能對 DS18B20進行預(yù)定的操作。由于 DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格地保證讀寫時序，否則，將無法正確讀取測溫結(jié)果。 DS18B20的單總線上所掛 DS18B20數(shù)量超過 8個時，需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，因此，在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。 DS18B20的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時 ,讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤；當將總線電纜改為屏蔽雙絞線時，正常通信距離可達 150m；當采用帶屏蔽層且每米絞合次數(shù)更多的雙絞線電纜時，正常通信距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的，因此，在用 DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 DS18B20測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個 DS18B20接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán) 。在進行 DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計時應(yīng)予以重視 。 21 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 本系統(tǒng)軟件包括 3個部分：第 1部分是以主機節(jié)點為管理中心的上位機的軟件設(shè)計， 采用 ，既可使系統(tǒng)與智能溫度節(jié)點進行鏈接，又實現(xiàn)了友好的人機操作界面，用戶可以在主控室設(shè)置大樓各房間的運行參數(shù)，查詢各房間的溫度及控制設(shè)備的運行情況，查看歷史運行記錄和實時運行費用等；第 2部分是以 AT89C52為控制核心的下位機的軟件設(shè)計，采用匯編語言開發(fā)，主要完成鍵盤掃描與輸出顯示、現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)的采集、超限聲光報 警、配置 8155芯片的工作模式、 AT89C52與 8155芯片進行通信、溫度控制算法及對調(diào)溫設(shè)備的控制等；第 3部分是與 SJA1000為核心的通信程序設(shè)計，采用 C51開發(fā)，完成與網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點及上位機的信息交互，以及與 AT89C52進行通信。 上位機的軟件設(shè)計 主節(jié)點的整體軟件流程圖如圖 。 接 收 從 節(jié) 點 信 息在 液 晶 屏 上 顯 示 相 關(guān) 信 息是 否 有 異 常 發(fā) 生 ？顯 示 并 保 持 異 常 信 息開 始是否 圖 主節(jié)點整體軟件流程圖 22 CAN 信息的接收 CAN信息的接收也是由 CAN控制器自動完成，接收程序只須從接收緩存器中讀取接收的數(shù) 據(jù)，再進行相應(yīng)的處理即可。軟件流程如圖 。 判 斷 是 否 不 生 中 斷判 斷 是 否 數(shù) 據(jù) 溢 出判 斷 是 否 是 接 收 中 斷將 新 報 文 放 入單 片 內(nèi) 部 存 儲 單 元判 斷 是 否 數(shù) 據(jù) 溢 出返 回 主 程 序請 求 復(fù) 位數(shù) 據(jù) 溢 出 處 理NYYNNY 圖 上位機接收子程序 23 下位機的軟件設(shè)計 溫度測控軟件設(shè)計 開 始復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0發(fā) 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令發(fā) 出 跳 過 R O M 命 令轉(zhuǎn) 換 完 畢 ？i = 1讀 溫 度 值發(fā) 一 個 D S 1 8 B 2 0 序 號發(fā) 匹 配 R O M 命 令復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0溫 度 值 顯 示所 有 在 線 D S 1 8 B 2 0處 理 完 ?復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0發(fā) 報 警 搜 索 命 令有 D S 1 8 B 2 0溫 度 越 限 ?報 警 控 制延 時YNYYi = i + 1NN 圖 溫度測控流程圖 24 調(diào)溫設(shè)備控制軟件設(shè)計 接 收 控 制 程 序檢 測 到 報 警 幀 ?發(fā) 送 詢 問 幀 2總 線 仲 裁 成 功 ？檢 測 到 狀 態(tài) 幀 ?報 警 節(jié) 點 錯 誤啟 動 變 頻 調(diào) 速進 行 變 風 量空 調(diào) 控 制發(fā) 送 詢 問 幀 1總 線 仲 裁 成 功 ？報 警 發(fā) 生NYNYYN NY 圖 調(diào)溫設(shè)備控制軟件流程圖 圖 、圖 、調(diào)溫設(shè)備控制軟件的流程圖。為了節(jié)能而在溫度控制算 法模塊中采用了增量型 PID（比例 積分 微分）控制算法與模糊控制算法相結(jié)合：當偏差較大時執(zhí)行前者，使溫度快速回到設(shè)定值附近；而當偏差較小時執(zhí)行后者，以避免控制裝置對被控溫度過于敏感而頻繁動作或振蕩。此外，還采取了變新 /回風比例自動控制、變頻調(diào)速變風量空調(diào)控制、舒適性空調(diào)溫度上限設(shè)定值提高等節(jié)能措施，以達到節(jié)能目的。 CAN 的初始化程序設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計的關(guān)鍵在 CAN總線通信的設(shè)計上， CAN的每一次啟動都要進行初始 25 化。微處理器 AT89C52負責 SJAl000初始化，通過控制 SJAl000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收 和發(fā)送等通信任務(wù)。單片機對 SJAl000進行正確的初始化后，通過訪問其內(nèi)部寄存器實現(xiàn)對CAN的操作。初始化程序主要是在程序運行前通過對 CAN控制器 SJAl000的控制寄存器寫入控制字，從而確定 CAN控制器的工作方式等，使其能夠按照用戶要求的工作方式進行 CAN通信工作。 初 始 化 開 始設(shè) 置 輸 出 控 制 寄 存 器設(shè) 置 總 線 時 序 寄 存 器設(shè) 置 接 受 代 碼 ， 接 受 屏 蔽 寄 存 器設(shè) 置 時 鐘 分 頻 器發(fā) 送 復(fù) 位 請 求 進 入 復(fù) 位 狀 態(tài)設(shè) 置 模 式 寄 存 器 進 入 操 作 模 式開 中 斷 圖 CAN初始化子程序 數(shù)字溫度傳感器的軟件設(shè)計 數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20的溫度采集程序如圖 。 26 傳 感 器 初 始 化發(fā) 送 S K I P R C M 命 令發(fā) 送 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令讀 取 溫 度 值 并 保 存 圖 DSl8B20溫度采集子程序流程圖 27 結(jié) 論 本設(shè)計將 CAN總線技術(shù)、 DS18B20及 AT89C52等應(yīng)用于智能樓宇溫度測控系統(tǒng)中，能方便地獲取并解析現(xiàn)場控制或通信數(shù)據(jù)，及時響應(yīng)現(xiàn)場操作，實現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)采集和通信功能，具有結(jié)構(gòu)簡潔、擴容方便及可靠性高等優(yōu)點，為工程設(shè)計、施工布線提供了極大的方便，提高了系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩?、實時性。 在畢業(yè)論文設(shè)計整個過程中，主要完成下面幾個方面工作： 1．閱讀文獻，分析溫控系統(tǒng)的功能要求：給出基于 CAN總線溫控系統(tǒng)詳細功能要求報告。 2．根據(jù)詳細的功能要 求報告提出系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。并論證方案的可行性。選用了菲利普半導體公司生產(chǎn)的 CAN總線控制器 SJAl000和 CAN總線驅(qū)動器 PCA82C250實現(xiàn) CAN總線接口。 3．設(shè)計溫度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件。 4．設(shè)計溫度監(jiān)控系統(tǒng)的軟件。 5．繪制電路原理圖。 28 參考文獻 [1] 楊憲惠 .現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：清華大學出版社， 1999 [2] 鄔寬名 .CAN 總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [J].北京：北京航天航空大學出版社，1996. 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