【正文】 圖 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 第 3章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī) AT89S5時(shí)鐘電路和 復(fù)位電路構(gòu)成。 本節(jié)點(diǎn) 以單片機(jī) AT89S52 為主控制器， 鍵盤(pán) 設(shè)定 溫濕度 的上下限 ，由溫度傳感器檢測(cè)溫室內(nèi)的溫度并經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送往單片機(jī)，濕度傳感器檢測(cè)濕度值轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)送往單片機(jī)， LCD 實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)的溫濕度值及報(bào)警 信息 ，單片機(jī)通過(guò)CAN 總線控制器、光電耦合電路和 CAN 驅(qū)動(dòng)器連接至 CAN 總線，與總線的其他節(jié)點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)溫濕度值的檢測(cè)、處理及監(jiān)控。 節(jié)點(diǎn)選取 PHILIPS 公司生產(chǎn)的 SJAl000 作為 CAN 總線控制器。 CAN 控制器是以一塊可編程芯片上的邏輯電路的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能的器件，對(duì)外它提供了與微處理器的物理線路的接口。獨(dú)立的 CAN 控制器的優(yōu)點(diǎn)是可以與多種微處理器連接，使用靈活方便，便于基層開(kāi)發(fā)，并且成本較低。 總線控制器選型 CAN 總線控制器分為兩類，一類是 集成于微處理器中的 CAN 控制器 ，另一類是 獨(dú)立 CAN 控制器 。 HS1101 是電容式濕度傳感器，可測(cè)相對(duì)濕度范圍在 0%~100%RH，誤差為\+2%RH，可以與 555 定時(shí)器構(gòu)振蕩電路 輸出與濕度對(duì)應(yīng)的脈沖 信號(hào) 。 1/4℃的準(zhǔn)確率，輸出可為電壓或者電流信號(hào)。 方案二：選用 LM35 溫度傳感器和 HS1101 濕度傳感器。 溫濕度 傳感器 選型 方案一：選用 DHT11 作為溫 濕度檢測(cè)模塊。 方案二：主控制器選擇 51 系列單片機(jī) AT89S52，該單片機(jī)有 8K 字節(jié) Flash ROM， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 方案選擇 單片機(jī) 選型 由要求可知，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的主控制器為單片機(jī)，而單片機(jī)分為很多種 ，選擇有以下兩種方案 。 應(yīng)用場(chǎng)合 ： 系統(tǒng) 可應(yīng)用于溫室、糧食倉(cāng)儲(chǔ)、紡紗車間、圖書(shū)館等環(huán)境監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié) 和 報(bào)警監(jiān)控等。 而利用 CAN 總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)間和 PC 機(jī)的實(shí)時(shí)通信，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便且便于功能擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，提高了管理水平和工作效率 ， 所以將 CAN 總線應(yīng)用于溫室控制具有較好的前景。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度等環(huán)境因子，對(duì)作物的生產(chǎn)有很大的影響．傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見(jiàn)，而引進(jìn)國(guó)外具有多功能的大 型連棟溫室控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，不適合國(guó)情 。但總體來(lái)講，我國(guó)溫室產(chǎn)業(yè)環(huán)境控制能力弱，自動(dòng)化程度低，抵御自 然條件能力差。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。 CAN 總線是德國(guó) Bosch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。 目前的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有較強(qiáng)實(shí)力和影響的有：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 FF(Foudation Fieldbus)、局部操作網(wǎng)絡(luò) LonWorks(Local Operating Network)、過(guò)程現(xiàn) 場(chǎng)總線Profibus(Process Field Bus) 、 HART 協(xié)議 、控制 局域網(wǎng) 絡(luò) CAN(Controller AreaNetwork)和 Dupline 等。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) FCS 作為新一代控制系統(tǒng)，一方面，它突破了 DCS 系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把 DCS 的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)。 目前一般把現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制層、過(guò)程監(jiān)控層的綜合體現(xiàn)，被稱為工廠底層網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) (FCS)將集散式控制系統(tǒng)中集中與分散相結(jié)合的模式變成了新型的全分布式控制模式，控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備通過(guò)總線與管理層交換信息。基于 CAN 總線的溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了溫濕度的檢測(cè)和實(shí)時(shí)顯示，并可以與其 它 節(jié)點(diǎn)通信以便于溫室內(nèi)大范圍的溫濕度監(jiān)測(cè)和控制 ，節(jié)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 便于拓展， 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性 。（ 1天） 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文 質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要 針對(duì)以往溫室內(nèi)變量檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、精度低、范圍小的現(xiàn)象，本文應(yīng)用溫度和濕度傳感器，提出了基于 CAN 總線的溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。（ 2 天） 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。（ 2 天） CAN 節(jié)點(diǎn)框圖、硬件電路設(shè)計(jì) 。 進(jìn)度計(jì)劃 布置任務(wù)，熟悉課設(shè)題目，查找及收集相關(guān)書(shū)籍、資料。 撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū)一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在 4000 字以上。 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 基于 CAN總線的大棚溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 自動(dòng)化 注：成績(jī)：平時(shí) 20% 論文質(zhì)量 60% 答辯 20% 以百分制計(jì)算 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì)題目 基于 CAN總線的大棚溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能 檢測(cè)大棚內(nèi)某點(diǎn)的溫濕度信號(hào)，傳遞給單片機(jī)，完成單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并把此系統(tǒng)作為 CAN 的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的硬件包括主單片機(jī)、總線驅(qū)動(dòng)器、控制器、接口電路，以一路信號(hào)為例的模擬量信號(hào)連接在 CAN 總線上，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 選擇單片機(jī)、總線控制器型號(hào)，確定設(shè)計(jì)方案； 設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)（晶振、電源、復(fù)位等）； 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的單片機(jī)外圍電路，包括驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤(pán)、顯示； 設(shè)計(jì) CAN總線電路（包括控制器、驅(qū)動(dòng)器、接口電路）； 軟件設(shè)計(jì)（編寫(xiě)主程序、接收、發(fā)送程序及相應(yīng)的流程圖） 要求認(rèn)真獨(dú)立完成所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容；所設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求正確、合理。 技術(shù)參數(shù) 符合 規(guī)范； 總線范圍在 3000 米內(nèi)，速率最高可達(dá) 20bit/s； 溫濕度信號(hào)變化范圍 0～ 5 V； 單濾波接收數(shù)據(jù) 。（ 1 天） 確定控制方案、選型。（ 3 天） 編寫(xiě)程序流程圖、主程序、發(fā)送、接收程序。（ 1 天） 驗(yàn)收及答辯。本設(shè)計(jì)詳細(xì)分析了基于 CAN 總線的溫濕度檢測(cè)和節(jié)點(diǎn)通信原理，設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小系統(tǒng)、CAN 通信接口電路、溫度傳感器電路、濕度傳感器電路、鍵盤(pán)電路和顯示電路等模塊。 關(guān)鍵詞： CAN 總線 ； 單片機(jī)； 溫濕度檢測(cè) ； 通信接口 目 錄 第 1 章 緒 論 ........................................................ 1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 ............................................. 3 概述 ......................................................... 3 方案選擇 ..................................................... 3 單片機(jī)選型 ............................................................................................. 3 溫濕度傳感器選型 ................................................................................. 3 總線控制器選型 ..................................................................................... 4 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) ............................................. 4 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) .................................................... 6 單片機(jī)最小系統(tǒng) ............................................... 6 溫度檢測(cè)電路 ................................................. 6 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .................................................. 7 濕度傳感器電路 ............................................... 8 鍵盤(pán)電路 ..................................................... 8 顯示電路 ..................................................... 9 CAN 接口電路 .................................................. 9 總線控制器 ........................................................................................... 10 光電耦合器 ........................................................................................... 11 CAN 收發(fā)器 .......................................................................................... 11 電源電路 .................................................... 12 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) ................................................... 13 主程序流程圖 ................................................ 13 SJA1000 初始化程序流程圖 ..................................... 14 發(fā)送程序流程圖 .............................................