现场总线作业(基于CAN总线的ds18b20温度传感网络的设计)

南京航空航天大学金城学院课题任务报告

题目基于CAN总线的温度传感网

络的设计

系部自动化系

专业自动化

学生姓名XXX 学号XXXXX

指导教师XXX 同组者XXX，XX， XXX 毕设地点南京XXXX大学

2013年12月21日

课题任务书

学生姓名XXX 学号XXXXXXX 系部自动化系

题目基于CAN总线的温度传感网络的设计

题目来源其他题目性质系统设计

类别设计个人单篇

实验概要：

随着人们生活水平的日益提高，对日常生活的物质质量要求也越为严格，对实践的要求更是要求近乎苛刻，不断的缩短电子产品的反应时间，由毫秒到纳秒，甚至更低。这就要我们电子类的开发人员不断的开发出各类的电子元器件来满足人们的各类要求！

在信息的传输通信上，各类通信总线层出不穷，在现在的比较高级点的产品上，如：高档汽车，航空航天器等都用的是CAN总线。CAN (Controller Area Network)即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。

本文研究了基于CAN总线的温度传感网络的使用意义、工作原理、各模块搭接以及使用单片机开发试验仪的硬件操作。论文首先阐述了运行时对各种物理因素进行实时监测与调节的必要性，引出传感器的作用，然后详细设计了单片机收发模块系统、CAN总线模块电路、温湿度传感器电路、显示电路和风扇蜂鸣器电路。论文最后以普中单片机开发试验板以及CAN总线模块为基础，对汽车传感网络电路搭接、程序原理进行了详细的讨论，解决了实验程序编写过程中出现的问题，节点结构简单，便于拓展，降低了劳动强度，提高系统的实时性和可靠性，实现了基于CAN总线的汽车温湿度传感网络的设计。

液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点，线，面并配合背部灯管构成画面。各种型号的液晶通常是按照现实字符的行数或液晶点阵的行列数来命名的。比如：1602是每行显示16个字符，共可以显示两行；类似的命名还有0801,0802,1601等，这类液晶通常都是字符型液晶，即只显示128个ASCII码字符，如数字，大小写字母，各种符号等。12232液晶属于图形型液晶，由122列32行组成，即共有122x32个点来显示各种图形。

液晶体积小，功耗低，显示操作简单，但是它有一个致命的弱点，其使用的温度范围很窄，通用型液晶正常工作温度范围是0℃~+55℃，存储温度范围为—20℃~60℃，因此在设计相应的产品时，务必要考虑周全，选取合适的液晶。

本次试验用的液晶是具有代表性的1602常用液晶。1602共有16根指针，并可以通过调节电位器来调节背景光的亮度来调处适合的亮度显示。当向00~0F, 40~4F地址中任一处写入显示数据时，液晶都可立即显示出来，当写入到10~27或50~67地址处时，必须通过移屏指令将它们移入可显示区域方可正常显示。

试验时通过DS18B20测得实时的温度数据并自动转化为数字信号经过“一线

总线”传输到单片机的微处理器进行一系列的处理发出信号来控制相应的电器，此实验即为控制Ds18B20来控制液晶的显示情况。液晶显示当前温度值，精度比数码管显示精度要高的多，分辨率可达0.0625度。

我在此次实验中主要担任的事ds18b20温度传感器的测温及传输的部分。下面我所负责的部分做详细的讲解.

Ds18b20简介：

DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化，低功耗，高性能，抗干扰能力强，易配微处理器等优点，可直接将温度转化成数字信号处理器处理。测量的温度范围是—55~125℃，测温误差0.5℃。可编程分辨率9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃。相较热电偶传感器而言可实现高精度测温。

对热电偶温度传感器来说该项目实现的过程为：靠光敏电阻检测光照的大小，光的改变最终改变电阻的大小，给电阻外加一个电压，就改变了电压的大小，再用PCF8951AD转换器件检测电压的变化并转换为数字信号，再传到单片机上作一定的处理后去控制相应的数码管显示出当时的温度。而对DS18B20来说过程则简单的多了，热电偶电阻传感器一直到单片机之前的部分都可以用一个DS18B20来代替了，真正的实现了数字化。单片机后面的部分则两者是一样的！DS18B20与热电阻温度传感器相比价格上，来说要贵出很多！所以在温度的测量精度要求不是很高的话可以选择热电阻温度传感器，实验者应则情而定。本实验由于就要用到一个DS18B20故此选用DS18B20！

对于本次实验的的开发板，DS18B20测得温度数字信号后通过“一线总线”由J10或J48指针用单根杜邦线传输到单片机的P1.3口，P0口接到J3排针，P2.2和P2.3分别接到J2的锁存器。由单片机内部微处理器处理后发到数码管作出相应的显示！

试验器件实物图：

DS18B20硬件实物图：DS18B20硬件原理图：ds18b20实物图：

管脚排列图：

型号规格：

型号范围螺纹电缆长度适用管道

TS-18B20 -55~125 无1.5 m

TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25

TS-18B20B -55~125 1/2”G 接线盒DN40~ 60

DS18B20的主要特性：

（1）、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电（2）、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯

（3）、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

（4）、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

（5）、温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

（6）、可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

（7）、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快

（8）、测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

（9）、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

工作时序图：(一下用到的程序将附在本文档的末尾处)

1.初始化（时序图如下）：