【正文】 的工作方式，控制它的工 作狀態(tài)，與 CAN 驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。 圖 35 PCA82C250 收發(fā)器 CAN 總線控制器 SJAl000是 PHILIPS公司推出的一種高性能的 CAN總線控制器，它不僅和 PCA82C200的基本 CAN模式 (Basie CAN)兼容，而且還增強(qiáng) CAN模式 (Pelican)，這種模式支 CAN2． 0B協(xié)議。 圖 34 DS18B20的讀時(shí)序 安徽工程大計(jì)（論文） 11 收發(fā)器，控制器與光耦合器 CAN 總線驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 CAN 總線驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 主要提供 CAN 控制器與物理總線之間的接口 [6]。 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě) 0 時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“ 0”電平，當(dāng)要寫(xiě) 1 時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。單總線協(xié)議，包括指令的詳細(xì)解釋和“時(shí)序”。在這個(gè)總線系統(tǒng)中，微控 制器（主器件）依靠每個(gè)器件獨(dú)有的 64 位片序列碼辨認(rèn)總線上的器件和記錄總線上的器件地址。 DS18B20 通過(guò)達(dá)拉斯公司獨(dú)有的單總線協(xié)議依靠一個(gè)單線端口通訊。配置寄存器允許用戶將溫度的精度設(shè)定為 9， 10，11 或 12 位。高速暫存器含有兩個(gè)字節(jié)的溫度寄存器 ，這兩個(gè)寄存器用來(lái)存儲(chǔ)溫度傳感器輸出的數(shù)據(jù)。 表 31 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) [11] 上表 31 表示 DS18B20 的方框圖，上圖已經(jīng)給出了引腳說(shuō)明。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 圖 32 DS18B20 外形結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 （ 5） 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 C 到＋ 125。 安徽工程大計(jì)（論文） 9 （ 3） 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) （ 1） 只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù) 實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式 [11]。 AT89SXX 系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了 ISP 下載功能，故而取代了 89CXX 系列的下載方式，也是因?yàn)檫@樣， ATMEL 公司已經(jīng)停止生產(chǎn) 89CXX 系列的單片機(jī)，現(xiàn)在市面上的 AT89CXX多是停產(chǎn)前的庫(kù)存產(chǎn)品。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳 被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。接下來(lái)讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問(wèn)題，從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別，除了 P1口外 P0P2P3 口都還有其他的功能。若先執(zhí)行置 1 操作，則可以使場(chǎng)效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作，所以這類 I/O 口被稱為準(zhǔn)雙向口。上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀基于 CAN 總線的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 8 引腳信號(hào)以完成不同的操作。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編 程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 1．主要特性： （ 1） 8031 CPU 與 MCS51 兼容 （ 2） 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ) 安徽工程大計(jì)（論文） 7 （ 3） 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz （ 4） 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 （ 5） 128*8 位內(nèi)部 RAM （ 6） 32 條可編程 I/O 線 （ 7） 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 8） 6 個(gè)中斷源 （ 9） 可編程串行通道 （ 10） 低功耗的閑置和掉電模式 （ 11） 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 圖 31 AT89S51 單片機(jī)引腳圖 AT89S51 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器?？臻e方式停止 CPU 的工 作，但允許RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及診斷系統(tǒng)工作。 AT89S51 提供一下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM,32 個(gè) I/O口線，看門狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 89S51 采用 新工藝，成本降低 ,而且將功能提升 ,增加了競(jìng)爭(zhēng)力。 (10) CAN 的通信介質(zhì)可使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，價(jià)格低廉，可靠性強(qiáng)。 (8) CAN 的每幀信息都有 CRC 校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，降低了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。 (5) CAN 的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km(速率 5kbps 以下 )；通信速率最高可lambs(此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為 40m)； (6) CAN 上的節(jié)點(diǎn)數(shù)最多可達(dá) 110 個(gè) (主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路 )。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況 (以太網(wǎng)則有可能出現(xiàn)這種情況 )。 CAN 通信的特點(diǎn) ： (1) CAN 是到目前為止唯一具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)且成本較低的現(xiàn)場(chǎng)總線 ； (2) CAN 廢除了傳統(tǒng)總線的站地址編碼，對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，為多主方式工作，不分主從，通信方式靈活，通過(guò)報(bào)文標(biāo)識(shí)符通信，可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。另外 ,與其它現(xiàn)場(chǎng)總線比較而言 ,CAN 總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)的一種已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。由于 CAN 總線本身的特點(diǎn) ,CAN 已經(jīng)形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ,并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一 [3]。與一般的通信總線相比 ,CAN 總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。本文介紹了一種基于 CAN 總線的智能溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)，可應(yīng)用于不同的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 21： 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 上位機(jī) 電平轉(zhuǎn)換 收發(fā)節(jié)點(diǎn) 溫度節(jié)點(diǎn) 速度節(jié)點(diǎn) CAN 總線 安徽工程大計(jì)（論文） 5 第 3 章 CAN 總線溫度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件及設(shè)計(jì) CAN 總線的介紹 CAN總線是德國(guó)一家公司在 20世紀(jì) 80年代初為解決汽車中大量的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。 溫度檢測(cè)的總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的需要，本溫度測(cè)控系統(tǒng)主要完成的功能有：對(duì)熱電偶溫度傳感器Pt100 的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 對(duì)溫度的檢測(cè)；現(xiàn)場(chǎng) LED 顯示數(shù)字溫度信號(hào)以及鍵盤控制功能；主站通過(guò) CAN 總線與下位機(jī)通信 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。智能節(jié)點(diǎn)每個(gè) 1 秒采集一次溫度值，將采集到的溫度值在本機(jī)顯示并通過(guò) CAN總線傳輸?shù)街骺刂破鳌? 基于 CAN 總線的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 4 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方案 設(shè)計(jì)的主要思路 整個(gè)系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)和一臺(tái)主控制器組成 。 用 DSl8820 溫度傳感器對(duì)測(cè)量點(diǎn)的溫度進(jìn)行采集，可測(cè)量多點(diǎn)溫 DSl8820 溫度，單片機(jī)負(fù)責(zé)將采集到的各溫度值進(jìn)行處理，然后將測(cè)量值傳輸?shù)?CAN 總線上 ，多個(gè) CAN 總線通信系統(tǒng)可構(gòu)成 CAN 總線通信網(wǎng)絡(luò)，彼此進(jìn)行通信，溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)， CAN 總線系統(tǒng)很容易擴(kuò)展成多點(diǎn)的溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)較大系統(tǒng)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)。精度問(wèn)題是本系統(tǒng)需要解決的一個(gè)非常重要的問(wèn)題 ,要求檢測(cè)精度達(dá)到177。本文研究的溫度檢測(cè)系統(tǒng)就是為了完成本單位溫度檢測(cè)工作。溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)試驗(yàn)中普遍存在的物理量 ,許多領(lǐng)域 都需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控。為了克服這些缺點(diǎn)，本文提出了將目前最有前途之一的 CAN總線技術(shù)與數(shù)字化傳感器技術(shù)結(jié)合起來(lái)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了基于 CAN 總線的智能化溫度檢測(cè)系統(tǒng) [5]。因此在現(xiàn)代的生產(chǎn)和生活中對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)便有了 十分重要的意義。對(duì)于 CAN 總線的開(kāi)發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 由于 CAN 總線具有多主方式工作、非破壞總線仲裁、直接通訊距離遠(yuǎn)、通信介質(zhì)靈活、性價(jià)比高等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而擴(kuò)展到了機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、家用電器等領(lǐng)域發(fā)展。今天幾乎每一輛在歐洲誕生的新轎車都至少裝配有一個(gè) CAN 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在 20 世紀(jì) 80 年代初，工程人員開(kāi)始討論現(xiàn)有的總線系統(tǒng)運(yùn)用于轎車的可能性。它 是應(yīng)用在生產(chǎn)最底層的一種總線型拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)，是用作現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的、直接與所有受控節(jié)點(diǎn)串行相連的通信網(wǎng)絡(luò)。 本文采用 DS18B20測(cè)溫芯片作為傳感器，使用 CAN 總線標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)溫度測(cè)試體統(tǒng)，該系統(tǒng)精度高，可靠性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本底，用于各種檢測(cè)溫度場(chǎng)合。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過(guò)單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制日益成為今后自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。 關(guān)鍵字： AT89S51 單片機(jī) 溫度傳感器 DS18B20 SJA1000 控制器 溫度檢測(cè) V The Temperature M