【正文】 學生簽名： 日 期： 2021年 5月 。在此我要向我的指導老師致以最衷心的感謝和深深的敬意！同時我在這里還要感謝我們組的成員，他們也在畢業(yè)設(shè)計方面給予了 我很多幫助和關(guān)心。從論文的選題到資料的收集再到論文的完成，無不傾注著廖老師辛勤的汗水和心血。但由于時間的倉促和主客觀條件的限制，設(shè)計方案的不足，望老師們提出寶貴的意見，我將虛心接受老師們的教誨。本次畢業(yè)設(shè)計不僅讓我對 CAN總線和溫度監(jiān)控系統(tǒng)有了更深一步的了解，同時也增加了自己自學和閱讀的能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。 5．繪制電路原理圖。 3．設(shè)計溫度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件。并論證方案的可行性。 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。 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 位 請 求 進 入 復 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 。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。 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。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。軟件流程如圖 。 上位機的軟件設(shè)計 主節(jié)點的整體軟件流程圖如圖 。在進行 DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計時應予以重視 。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的總線電纜是有長度限制的。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。 ，也可用外部的電源（ ～ ）供電。 ，多個 DS18B20可以掛接在一根總線上，實現(xiàn)多點測溫。它的電路設(shè)計原理圖如 。 ℃?？梢杂脭?shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 ～ ，無需備用電源。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820有了很大的改進 。它支持多點組網(wǎng)功能，連接時不需任何外圍元件，電路結(jié)構(gòu)簡單。 數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20用于組網(wǎng)測溫；它是一線接口通信協(xié)議數(shù)字式溫度傳感器，其測溫范圍為 55℃ ～ +125℃。它與 82C250總線收發(fā)器組成通信接口，實現(xiàn)基于 CAN總線的分布式網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。為提高節(jié)點的可靠性，在 CANH、 CANL引腳與總線之間串聯(lián) 512Ω電阻；在 CANH、 CANL引腳與地之間并聯(lián) 30pF的電容，以濾除總線上高頻干擾。其硬件電路如圖 。智能節(jié)點的系統(tǒng)框圖如圖 。本電路使 用的是 6N137光電耦合器。一般干擾噪聲源的內(nèi)阻很大，雖然也能提供較大的干擾電壓，但是可以提供的能量卻很小，只能形成很微弱的電流。光電耦合器件是通過光媒介進行間接耦合，因而輸入端和輸出端沒有公共信號接地，也就隔離了干擾信號的直接傳導。相應的 SJA1000片內(nèi)模式寄存 器 MOD的地址為 07F00H，命令寄存器 CMR的地址為 07F01H，依此類推。 SJA1000所接的晶振頻率為 24MHz，經(jīng)過時鐘分頻器寄存器二分頻后， CLKOUT引腳輸出 12MHz時鐘頻率。 82C250和 SJA1000可完 成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的工作，應用層由 89C52運行應用程序來實現(xiàn)。 SJA1000作為 單片機 89C52的外部擴展器件，通過并行擴展與 89C52連接。當 SW按下時，電容放電， RST腳為高電平，從而使單片機復位。 C A N 總 線 收 發(fā) 器微 控 制 器A T 8 9 C 5 2C A N 控 制 器S J A 1 0 0 0光 電 耦 合 器6 N 1 3 7C A N HC A N L 圖 CAN結(jié)構(gòu)通信框圖 17 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T /V P D9P 3. 0 /R xD10P 3. 1 /T xD11P 3. 2 /IN T 012P 3. 3 /IN T 113P 3. 4 /T 014P 3. 5 /T 115P 3. 6 /W R16P 3. 7 /R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E /P R O G30E A /V p p31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C408 9C 52T X D1G N D2V C C3R X D4V re f5C A N L6C A N H7Rs58 2C 25 0CS4M O D E11A D 61A D 528T X 114A D 72A D 427V S S 315T X 013A L E /A S3A D 326IN T16V D D 312R S T17A D 225V D D 218X T A L 210R X 019A D 124R D / E5X T A X L 19T X 120A D 023RW6V s s 18V S S 221V D D 122C L K O U T7S J A 10 00N /C1IN +2IN 3N /C4G N D5V06VE7V C C86 N 1 37N /C1IN +2IN 3N /C4G N D5V06VE7V C C86 N 1 37A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7IN TIN T 1RWR D / EC L K O U TRDWRX T A L 12 4M H Z1 0u1 0KSW+ 5V3 000 .1 u6 .5 k3 .6 kV C CV C C0 .1 u0 .1 u2 2P2 2P3 50V C C3 90V C C3 900 .11 .6 K+ 5VC A N LC A N H+ 5V12 圖 CAN通信硬件電路設(shè)計 圖 對于主節(jié)點和從節(jié)點的微控制器來說，復位十分重要，這直接決定其是否能夠正常工作。 CAN電源采用高性能的 DC/AC變換器，能起到穩(wěn)定電壓和隔離防干擾的作用。 16 第 4 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 CAN 通信電路設(shè)計 通信電路主要由電源、微控制芯片 AT89C5 CAN總線控制器 SJA1000、 CAN總線驅(qū)動器 82C250、光電耦合器 6N137以及一些必要的外圍電路組成。 14328567VC CVEVOG N DN /C+—N /CVF 圖 6N137內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖 6N137光電耦合器的電源管腳旁應有一個 。具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸入輸出隔離， LSTTL/TTL兼容，高速 (典型為 10MBd)， 5mA的極小輸入電流。若 82C250處于 CAN總線網(wǎng)絡的終端，需加一個 124Ω的匹配電阻，降低反射干擾波。該引腳直接接地， 82C250處于高速狀態(tài)；通過一個電阻接地，用于控制 I/O引腳線上信號的上升和下降沿斜率，這個斜率同該引 腳上流過的電流成正比；比如直接接高電平， 82C250則處于等待狀態(tài)，此時發(fā)送器關(guān)閉，接收器處于低電流狀態(tài)，當 CAN總線上有顯性位出現(xiàn)時 RXD是低電平輸出。它與 ISO/DIS11898標準完全兼容，抗干擾能力強，提供了過熱保護、總線與電源及地之間的電路保護及低電流的待機模式，它的功能框圖如圖 。 AT89C52是一個低電壓，高性能的 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 8k bytes的可以反復擦寫的 Flash只讀存儲器和 256 bytes的隨機數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中 13 央處理器和 Flash存儲單元，功能強大的 AT89C52單片機可以提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。當 RXFIFO已滿，如還有信息被接收，此接收信息不被保存，且發(fā)出相應的緩沖器溢出信號供 CPU處理?？赏ㄟ^兩種方法讀取接收的信息。當退出復位模式時， SJA1000即按復位時設(shè)定的相應情況工作于工作模式，除非再次使芯片復位，否則 上次設(shè)定的值不變。通常，在系統(tǒng)初始化時 =1， SJA1000進入復位模式。 EML負責傳輸層中調(diào)制器的錯誤管制，它接收BSP的出錯報告，促使 BSP和 IML進行錯誤統(tǒng)計。只有當接收的信息識別碼與ASP檢測相符時，接收信息才最終被寫入 RXB或 RXFIFO中。 CPU的控制經(jīng) IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入 TXB， TXB中的數(shù)據(jù)由 BSP處理后經(jīng) BTL輸出到 CAN總線。 SJA1000 芯片特性 （ 1）和 PCA82C200獨立 CAN控制器引腳兼容 （ 2）和 PCA82C200獨立 CAN控制器電氣兼容 （ 3）擴展接收緩沖器（ 64字節(jié)、先進先出 FIFO） （ 4）和 （ 5）同時支持 11位和 29位識別碼 （ 6）位速率可以達到 1Mbits/s （ 7） PELICAN模式擴展功能： —— 可讀 /寫訪問錯誤的計數(shù)器 —— 可編程的錯誤報警限制 —— 最近一次錯誤代碼寄存 —— 對每個 CAN總線錯誤的中斷 —— 具體控制位控制的仲裁中斷 —— 單次發(fā)送 —— 只聽模式（無確認、活動的出錯標志） —— 支持熱插拔（軟件速率檢測） —— 驗收濾波器擴展（ 4字節(jié)代碼， 4字節(jié)屏蔽） —— 自身信息接收（自接收請求） （ 8） 24MHZ時鐘頻率 （ 9）對不同微處理器的接口 （ 10）可編程的 CAN輸出驅(qū)動器配置 （ 11）增強的溫度適應（ 40到 1250C） SJA1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu) SJA1000的硬件結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 、 11 接口管理邏輯C A N核 心模 塊接 收 F I F O發(fā) 送 緩 沖驗 收 濾 波收發(fā)器主控制器S J A 1 0 0 0C A N 總 線 圖 硬件結(jié)構(gòu) 框圖 接 口 管 理 邏 輯發(fā) 送