基于组态的CAN总线温度控制系统设计 2
基于CAN总线的多点温度监测系统
基于CAN总线的多点温度监测系统在经济高速发展的今天，温度的监测和控制已经成为一个重要的方面。
多点温度的检测也变的相当重要，并且应用于各个领域。
本论文设计了一种基于CAN总线的多点温度监测系统，能够对各个地方的温度进行监控并做出相应的处理。
而且CAN是控制器局域网络是一种国际上应用最广泛的现场总线，具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低、结构简单等优点。
标签：can总线；多点温度；监控系统；控制器局域网络1.研究背景1.1 研究背景及意义。
在快速发展的当今社会，不管在工业或是农业和日常的生活中，温度的监测和控制已经成为一个重要的方面。
多点温度的检测也变的相当重要，并且应用于各个领域；空调系统的温度检测和电讯设备过热故障的预知检测，各种交通运输工具内部工作温度的检测，医疗的温度测试，粮仓和楼寓温度的检测。
可见温度监测系统已经完全融入到我们的日常生活中了，并且有着十分广泛的应用。
本文中设计用一台上位机（由LabVIEW编写），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成三点温度测量检测系统。
此系统采用CAN总线通讯，在比较各种总线的优缺点之后决定使用最广泛和可靠性最高的CAN总线进行数据的传送，将各个温度采集节点挂接在CAN总线上，经过CAN总线传送到主控节点，送回主控机进行数据处理，并显示出各个点的温度值，使管理人员做出相应的处理。
采用CAN通信，CAN总线具有极高的可靠性、独特灵活的设计和低廉的价格，CAN总线上的节点是网络上的数据接收和发送站，智能节点能够通过编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。
它主要是由STM32F103ZET6单片机和TJA105收发器构成。
CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，取而代之对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。
基于CAN总线的温度控制系统
基于CAN总线的温度控制系统前言CAN (Controller Area Network) 总线又称控制器局域网是Bosch 公司, 在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环境监控等众多领域CAN, 已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。
总线规范已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。
用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN 总线极高的可靠性从而使应用层通信协议得以大大简化。
CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。
ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。
物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。
控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。
CAN 网络可以采用多主方式工作。
它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。
它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其它的操作不受影响。
虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工控机中,用的最多的还是ISA总线。
ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频率为8MHz,数据传输速率可达到16MB／s,地址总线有24条,可寻址16MB 的地址单元,其总线信号分为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时钟线。
控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。
基于CAN总线的温湿度监控系统设计(全文)
基于CN总线的温湿度监控系统设计XX：1009-3044(20XX)08-10ppp-0c1 引言CN全称为“Controller re Network”，即操纵器局域XX，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。
CN可提供高达1Mbit/s 的数据传输速率，并提供了硬件的错误检定特性，增强了CN的抗电磁干扰能力。
利用CN总线的优点，本文介绍了一种基于CN总线设计的用于仓库等场合的现场温湿度监控系统。
该系统采纳CN总线构成了多点监控XX络，实现了多现场节点的数据采集、传输、存储及分析功能，具有良好的可靠性、可扩展性以及广泛的应用价值。
2 系统整体结构图1是温湿度监控系统的整体结构。
整个系统由主控节点、子节点组成，构成了一个总线型结构XX络。
图1 系统的整体结构主控节点是整个系统的核心，其一方面实现了CN协议与RS-232协议的转换，与上位机之间进行数据通讯，将监控数据上传至上位机；另一方面，主控节点通过CN总线，向各个子节点发送操纵命令，轮询各节点状态，并读取各子节点监控数据。
子节点是分布于监测点现场各个位置的节点，主要实现了对监测点的温度、湿度等环境变量进行采集，并将根据主控节点的命令，将节点状态、传感器信息等数据通过CNXX络发送给主控节点。
3系统子节点设计3.1 系统子节点整体结构子节点主要功能是实现对现场监测点温度、湿度等环境参数进行采集，并响应主控节点命令，通过CN总线向主控节点发送检测点信息。
因此，一个完整的子节点需要包含传感器调理电路、/D转换器电路以及通讯电路等，子节点的结构如图2所示：图2 子节点的结构图子节点单片机采纳89C51，温度与湿度传感器信号经过调理电路后，进入多路选择开关，单片机通过操纵多路开关实现通道选择，并通过/D转换器得到相应通道的数据；SJ1000和PC80C250构成了CN总线通讯部分，与CN总线相连。
3.1.1 CN总线通讯设计子节点CN总线通讯部分包含了SJ1000CN总线操纵器以及PC80C250总线收发器。
基于CAN总线的温湿度测控系统
２ Ｎ ． Ｒ ｓ ｒ Ｉ ｔｕ ｏ Ｃ ｉ Ｏｄａｃ Ｉ ｕｔｅ， ａ ７０ ６ ，ｈ ａ ． ｏ２３ ｅ ｃ ｎ ｉｔ ｆ ｎ ｒ ｎｅ ｓｉ Ｖ ｎ ０ ５ Ｃｉ ） ０ ｅ ａ ｈ ｔｅ ｈ ａ ｎ ｓ ｎ ｒｓ ｄ １ ｎ
都有提高。
图 １ 系统硬件结构图
网络拓扑结构采用了总线分布式结构， 信息的 传输采用 Ｃ Ｎ Ａ 通信协议， 通信介质采用双绞线。阵 地环境智能网络测控系统的主要配置如下： （） １ 系统管理主机选用 Ｐ 机， Ｃ 完成整个系统的 组态， 通过控制器局域网 Ｃ Ｎ总线将各智能测控节 Ａ 点纳人系统， 以通讯方式实施对各测控节点的管理。 系统主机能很好地保存各智能测控节点的原始测控
Ｂａ ｅ ｏ ＣＡＮ ｓ ｓｄ ｎ Ｂｕ
Ｗ Ｃｉｉ， Ｕ ｌ Ｈ Ｎ Ｘ ｎ ｄ ｅ ＬＡｈ ｌ Ｈ Ｎ Ｚｅｒ ｔ Ｕ －ｎ Ｃ ＪｇＺＡ Ｇ ｇｏ ， ｉｕ ， Ａ Ｇ ｎｅ ｕｇｌ Ｈ ｉ ， ｎ ｉ －ｎ ｌ ａ Ｚ ａ － ｈ －ｎ
１３ ｃｍ， ６ ．ｏ
总第 １ 期 ４ ４
武翠琴 褚 靖 张向东 李艾华 张振仁 基于 Ｃ Ｎ总线的温湿度测控系统 Ａ
２ ２１
２ 测控系统硬件总体设计
测控系统硬件结构如图 １ 所示， 主要由前置控 制 Ｐ 管理主机、Ａ Ｃ ＣＮ接口适配卡、 多个智能型温湿 度测控节点组成。系统管理主机通过 ＣＮ接口适 Ａ 配卡对智能节点进行管理， 接收温湿度及设备运行 数据， 并对各智能节点发出命令。智能温湿度测控 节点完成数据采集、 处理和设备控制等任务。
CAN总线温度控制节点设计
目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究意义及其内容 (2)1.2.1 研究意义 (2)1.2.2 研究内容 (2)第二章软件驱动模块设计 (3)2.1 软件模块设计概述 (3)2.2 温度数据采集模块的软件设计 (4)2.2.1 ds18b20硬件电路图 (4)2.2.2 ds18b20工作时序 (5)2.2.3 ds18b20的温度转换 (8)2.2.4 数据采集模块的程序流程 (8)2.3 键盘功能模块软件设计 (9)2.3.1 按键与单片机连接图 (9)2.3.2 温度设置独立键盘子程序流程 (10)2.3.3 按键的软件消抖措施 (11)2.4 液晶显示软件设计 (12)2.5 PID算法程序设计 (17)2.5.1 PID概述 (17)2.5.2 数学模型的建立 (17)第三章系统软件调试及测试数据 (20)3.1 软件模块调试 (20)3.2 测试数据 (20)总结与展望 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录：硬件原理图及其实物图..................................................................... 错误！未定义书签。
CAN总线温度控制节点是基于51单片机和CAN控制器设计的节点监控系统，此系统分为一个远程监控节点和一个本地节点，这两个节点之间可以实现双向通信，远程监控节点负责采集水的温度，它通过CAN总线通信技术把温度数据发送到本地节点，本地节点可以通过键盘设置期望温度值，利用CAN总线通信技术，将控制信号发送到远程监控节点，然后远程监控节点用PID控制算法对水温进行控制。
此系统包括软件和硬件两部分。
本论文完成了CAN总线监控系统中的软件模块设计，包括按键模块、温度采集模块、液晶显示模块以及PID控制算法模块，软件模块为整个系统的实现建立了一个良好的平台。
关键词：CAN总线；温度采集；PID控制算法The CAN bus temperature control node is monitoring system based on CAN bus and 52 single-chip microcomputer,which is one major note and one minor note included. The two notes can realize two-way communication between them,the remote monitoring node is responsible for the collection of water temperature,it can send the temperature data to the local node by the CAN bus communication technology,and the local note can set the desired temperature by the keyboard, and the local node can send control signals to the remote monitoring node by the CAN bus communication technology,and then the remote monitoring note can use the PID control algorithm to control the water temperature .The system includes hardware and software,and I completed software module design, including design of two independent keys,the temperature acquisition module，the liquid crystal display module and the PID control algorithm module.The software module make a good platform for the completion of the whole system.Keywords:CAN bus;software design;PID control algorithm第一章绪论1.1 课题背景现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、直接与所有受控节点串行相连的通信网络。
CAN总线的温室控制系统设计
基于主从式CAN总线的温室控制系统第一章绪论1. 概述在工农业生产、冶炼、锻造、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对温度进行测量及控制。
准确测量温度对于生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。
有些场合控制过程复杂，测控点相距较远，不适合人工现场操作，因此为了保证温度测控的准确和实时，近年来广泛采用自动温度测控系统来代替人工进行温度测控。
本次设计将设计出一种自动温度采集与控制系统，要求该系统的温度采集模块不仅可以按照设定独立地进行温度采集，而且能够将分布在不同地点的温度测控模块通过CAN现场总线连接起来，接入PC机进行集中监控和管理。
2. 国内外研究现状及发展趋势目前，CAN接口芯片的生产厂家众多，协议开放，价格低廉，并且使用简单。
可以预计，CAN总线将成为今后众多领域的发展方向。
随着现代通信行业的发展，无线通信技术越来越多地应用在过去是有线通信统治的领域。
CAN总线这种有线通信方式也将与无线技术相结合，开拓其新的应用天地。
CDMA、GPRS、蓝牙技术的发展己将它们连接在一起。
CDMA、GPRS、蓝牙是一种无线技术规范，其设计宗旨是以无线方式传输数据，从而为广泛的移动计算、通信和其他设备提供一种更加简单的方式，使其无需线缆即可与另外一台设备进行通信。
随着无线技术的完善和将无线技术应用到CAN总线系统中研究的不断深入，可以乐观地预计，未来CAN总线技术的应用将无处不在，虚拟的CAN总线即将诞生。
3. 设计任务运用所学专业课知识设计出一个基于CAN总线的温室控制系统。
要求系统至少包含两个温度采集和控制点，并且这两节点处的温度值可以经过网络中的主节点远传到上位机。
上位机接收到数据后在显示器上显示温度值，并可以根据此温度值发送命令控制电动机的启停。
整个系统的运行状态由上位机进行控制，比如要启动某节点温度测量或者控制某节点上电动机的启停时只需发送通过上位机发送相关命令信息即可。
系统设计具体要求如下：1）要求网络中从节点可以准确的测量现场的温度值，并能够将温度值通过CAN通信协议格式传给网络中的主节点。
基于CAN总线与以太网互联的实时温度和湿度监控系统的研究与设计
基于CAN总线与以太网互联的实时温度和湿度监控系统的研究与设计基于CAN总线与以太网互联的实时温度和湿度监控系统的研究与设计can(controller area network)即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。
起先can-bus被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载的各电子控制装置(ecu)之间交换信息形成汽车电子控制网络。
作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，can-bus已被广泛应用于各个自动化控制系统中。
从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用can-bus。
例如，在自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域，can-bus都具有不可比拟的优越性。
工业控制系统的分布化、智能化、信息化发展，要求企业从现场控制层到管理层实现全面无缝信息集成。
工业以太网满足这一要求，实现了工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，成为控制网络发展的主要方向，为全分散智能控制网络系统实现远程控制提供了可能[1]。
本文作者主要介绍基于can总线与以太网互联的实时温度、湿度监控系统，从而实现监控设备的网络化和智能化。
1系统介绍1.1can总线与互联网互联的发展状况can总线是一种有效支持分布式控制的串行通信网络，是德国bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而设计的一种串行数据通信协议，历经技术规范2.0a和2.0b后已形成can国际标准(iso11898)。
can遵循osi模型，按照osi基准模型，can机构分为2层：数据链路层和物理层。
按照ieee802.2和802.3标准，数据链路层又划分为逻辑链路控制层(llc)和媒体访问控制层(mac)；物理层又划分为物理信令层(pls)、物理媒体附属装置层(pma)和媒体相关接口层(mdi)。
由于can具有独特的优点，使得它在工业领域中得到广泛应用。
目前，基于can总线获得广泛应用的应用层协议有devicenet和canopen等。
基于CAN总线的温度监控系统
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图 １ 温度监控 系统框图
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冷 却 等 。 然该 模 块 是 系统 的一 个 组 成 部分 ， 它也 可 以独 立 工 虽 但
作， 即在 系 统 其 它部 分 停 止 工 作 的 情 况 下 ， 自动 温 度 监 控 模 块 仍
别 适 合 工 业 领 域 ［。 同 时还 具 备 了 Ｕ Ｂ接 口和 以太 网接 Ｅ ， １ ］ Ｓ ｌ 方
各 个 分 节 点 采 用 Ｐ Ｃ侣 Ｆ ５ Ｏ单 片 机 控 制 ， ｌ ５ ０内 部 ｌ ２８ ＰＣ２ ８
集 成 ３ Ｋ 的 Ｆ ｓ 、 ５ 的 Ｓ Ａ 、 持 Ｐ 和 Ｓ Ｉ 线 、 嵌 ２ ｌ ｈ１ Ｋ ａ Ｒ Ｍ 支 Ｃ Ｐ总 内
摘 要
介 绍 了一 个基 于 Ｃ ＡＮ 总线 的 温 度监 控 系统 。 每 个 分 节 点采 用 Ｐ Ｃｌ Ｆ ５ ０单 片机 进 行 采 集和 控 制 温度 ， 节 点 采 用 ｌ ８ ２８ 主
Ｎ Ｐ公 司的 Ｌ Ｃ２ ７ Ｘ Ｐ ４ ８作 为微 控 制 器 。利 用 Ｃ Ｎ 总线 将 各 个 温 度 采 集 点 与 主 节 点 连接 起 来 ， 系统 不 仅 具 有 基 本 的 温度 Ａ 使 监控 功 能 ， 可进 行 集 中监 控 、 还 参数 设 置 、 据 管理 、 表 打 印 等操 作 。 数 报
１ Ｏ位的 Ａ Ｄ转换 器 、 ／ 捕捉／ 比较／ ＷＭ（ Ｐ 模块 、 Ｐ ＣＰ ） 增强 型 Ｕ — Ｓ
关 键 词 ： ＡＮ总 线 ， Ｐ ２ ７ ＰＣ１ Ｆ ５ ０， 度控 制 Ｃ Ｌ Ｃ ４ ８， Ｉ ８ ２ ８ 温
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
一种基于CAN总线的温度控制系统设计
一种基于CAN总线的温度控制系统设计摘要:根据温度控制系统的需要,本文设计了一种基于CAN总线的温度控制系统,该系统观测节点采用80C552单片机作为主控制器,控制并处理采集到的温度数据,并通过CAN控制器SJA1000将数据送至上位机。
该系统结构简单、可靠性高,便于扩展及维护。
关键词:CAN总线80C552SJA1000温度控制系统中图分类号:TP272 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(20XX)08-0011-02温度是工业对象中主要的被控参数之一,随着微机和电子技术的飞速发展,微机测控技术在温度测量与控制中广泛使用,该控制简单方便,测量精度高,测量范围广。
由于CAN总线广泛应用于从高速络到低成本的多线路络,实现控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。
所以本文设计了一种基于CAN总线的温度测量和控制装置,能够对加热炉中的温度进行测量,并根据温度设定值给出的调节量,驱动控制电路,对炉温进行控制。
1 系统总体结构基于CAN总线的温度控制系统总体结构如图1所示。
在该系统中,被控对象是加热炉,被控参数是加热炉内的炉温,该系统主要由上位机和各个CAN总线智能测控节点组成,上位机主要采用传统的PC机,并通过CAN总线智能适配卡PCCAN与分布在CAN总线上的各个智能测控节点进行通信,并接受下位机采集的数据,下位机主要是采集各个测控节点观测加热炉内的温度参数。
2 CAN总线智能测控节点硬件结构下位机的CAN总线智能观测节点在系统中主要作用是对现场温度数据进行采集和控制以及与CAN总线进行通信。
其硬件结构如图2所示。
下位机CAN智能观测节点采用Philips公司生产的80C51系列单片机80C552作为主控制器,该控制器以80C51为内核,指令系统与MCS-51系列单片机完全兼容。
使用80C552控制器进行设计,可以简化硬件装置,从而使系统的稳定性和可靠性显着提高。
通信接口部分采用Philips公司生产的CAN通信控制器SJA1000和CAN 总线驱动器PCA82C250,实现与CAN总线的数据通信。
基于CAN总线的多点温度监测及报警系统设计毕业设计论文
基于CAN总线的多点温度监测及报警系统设计毕业设计论文基于CAN总线的多点温度监测及报警系统设计摘要本文设计的是一套基于CAN总线的多点温度检测及报警系统，主要是对粮仓的温度监控，以确保储粮的安全。
系统设计分为主控模块和监控模块。
主控监控两模块的微处理器都采用AT89S52单片机。
为了实现主控模块对监控模块的实时监测，在主控端和监控端处都设计有CAN 通信电路，由控制器SJA1000和收发器82C250组成CAN通信接口。
另外，主控端的外围电路部分包括时钟电路功能模块、EEPROM存储电路模块、串口通信电路模块、译码电路功能模块、液晶显示屏模块；监控端的外围电路部分为温度传感器。
主控端的时钟芯片选用DS12887，EEPROM存储芯片选用户AT24C16，显示屏采用FM12232B 液晶模块。
监控端的温度传感器采用数字传感器DS18B20，系统设置温度传感器的阐值为50℃。
本文给出了系统的结构和软硬件设计方案，可实现实时温度测量、越限报警等功能。
该系统具有可靠性好、通信速率高、抗干扰能力强等特点。
本系统还适用于在粮仓、北方暖气和热水供应中心、大面积水泥铺建等多种场合。
关键词：CAN总线；DS18B20；AT89S52BASED ON CAN BUS MULTIPOINT TEMPERATUREMONITORING AND ALARMING SYSTEM DESIGNABSTRACTThis paper designs a multi-point temperature detection and alarm system based on CAN bus , this system is mainly used to monitor the temperature of granary, to ensure the safety of the stored grain.This system is divided into the main control module and the surveillance module. The microprocessor of the main control module and the surveillance module both use DSP AT89S52microcontroller. In order to achieve real-time monitoring and measuring of the surveillance module,CAN communications circuits are designed at the port of the main control module and the surveillance module,which is composed by the controller SJA1000 and the 82C250 communications interface. In addition, the external circuit section of the main control module includes the clock circuit modules, EEPROM memory circuit module, serial communication circuit module, decoding circuit modules, LCD modules; the main portion of the external circuit section of the surveillance module is the temperature sensor. The clock chip of the main control module uses DS12887, the EEPROM memory chip can select AT24C16, the LCD display module can select FM12232B. The temperature sensor of the surveillance module use the digital sensor DS18B20, the lininal value of the temperature sensor is setted at 50 ℃ by the system.This paper presents the architecture of the system and the hardware and software design proposal , enabling the function of real-time temperature measurement and the off-limited alarm .The system has good reliability, high transmission rate, strong anti-interference and so on. This system can also be applied to the granary, the north central heating and hot water supply center, the cement paving of a large area and other occasions.Keywords: CAN-bus；DS18B20；AT89S52目录1 绪论 (5)1.1 背景介绍 (5)1.2 国内外相关技术发展概况 (5)1.2.1 温度传感器的发展概况 (5)1.2.2 现场总线概况 (6)1.3 温度监测及报警系统的应用前景 (7)2 现场总线CAN原理介绍 (7)2.1 现场总线简介 (7)2.2 CAN总线简介 (8)2.2.1 CAN-bus的产生与发展 (9)2.2.2 CAN-bus的基本工作原理 (9)2.2.3 CAN-bus的特征 (10)2.2.4 CAN协议简介 (11)3 基于CAN多点温度检测系统的总体设计 (15) 3.1 系统总体方案设计 (15)3.2 系统设计的主要器件选择 (16)3.2.1 微处理器 (16)3.2.2 SJA1000控制器 (17)3.2.3 PCA82C250总线收发器 (19)3.2.4 温度传感器的选择 (21)3.2.5 显示器的选择 (24)3.3 系统硬件结构组成 (26)4 系统的硬件设计 (28)4.1 单片机最小系统设计 (28)4.2 串口电路设计 (29)4.3 EEPROM (30)4.4 CAN通信电路设计 (30)4.4.1 CAN通信结构框图 (31)4.4.2 CAN通信电路电源模块 (32)4.4.3 CAN通信接口电路 (32)4.5 时钟电路设计 (33)4.6 译码电路 (34)4.7 液晶显示屏 (35)4.8 温度传感器 (36)4.9 键盘电路 (37)4.10 报警电路 (38)5 系统的软件设计 (40)5.1 系统整体软件设计 (40)5.2 主控模块软件设计 (40)5.2.1 CAN控制器的初始化 (40)5.2.2 主控端巡检监控端 (43)5.2.3 外围电路软件设计 (43)5.3 监控模块软件设计 (50)5.3.1 CAN通信模块软件设计 (50)5.3.2 温度传感器的软件设计 (50)6 结论 (51)参考文献 (52)致谢 (52)附录 (52)附录A 程序清单 (52)附录B 主控系统电路原理图 (53)附录C 监控系统电路原理图 (53)1 绪论1.1 背景介绍我国是一个农业大国，每年都有大量的新粮收获也有部分陈粮积压，由于储存不当会造成大量的粮食浪费，科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费，给国家和人民造成了巨大的经济损失，粮仓的性能成为粮食质量的决定因素。
基于CAN总线技术的温度控制系统
（）用 户具 有高 度 的系统集 成 主动权 ； ｅ． （） 提 高 了 系 统 的 准 确 性 与 可 靠 性 ； ｆ．
炉有 进 水阀 门和 排水 阀 门各 一个 ， 水 流量 当 作扰 进
动量 并 可进行 调 节， 出 水 量 则恒 定 。运 行 时要 求 而
（ ） 设 计 简单 ， ｇ． 易于重 构。
维普资讯
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现代 机械
２０ ０ ２年
第 ３期
基 于 Ｃ Ｎ 总 线 技 术 的 温 度 控 制 系 统 Ａ
贵 工业大学（ ５ ０ ３ Ｉ ５０ ０ ）
所不 。
王红蕾
【 要 】 依托 一种智 能分 布式 系统， 用 摘 采
ＶＢ ． ６ ０为 开 发 工 具 在 Ｗｉｄ ｗ ８ 环 境 下， 于 ｎ ｏ ｓ９ 基
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竺 －叫 堡Ｉ 曼 ＿
图 １ 系 统 总 体 结 构
水 温 变 送 测
维普资讯
基于 Ｃ ＡＮ 总 线 技 术 的 温 度 控 制 系 统
王 红 蕾
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用一 离散 差分 模型 描述 ， 今取 二 阶模型 ， ： 即
本 文 依 托 一 种 智 能 分 布 式 系 统 ， 用 Ｃ ＮＢ 利 Ａ ＵＳ 适 配卡 ， 计 了在 Ｗ ｉ ｏ ９ 设 ｎ ｗｓ８环 境 下 ， 用 Ｖ ６ ０ ｄ 使 Ｂ ．
水温 调节在 某 一 规定 范 围 内， 模 糊 控 制器 进 行 水 用 温控 制 。因被 控对 象 为 一 电加 热 炉 ， 此类 模 型 可用
（） 节省 维护 开销 ； ｄ．
３ 系统 的 串行 通 信 与 模 糊 控 制
一种基于CAN总线的温度控制系统设计
４． 智能 测 控 节点 的 软件 设 计 １
测控节点软件设 计包括三大部分 ： ８ Ｃ５ ２ 片 机 与 ＣＡＮ总 线 初 始 化 、 度 数 ０ ５单 温 据 采 集 与 处 理 及 数 据 的 发 送 与 接 收 。 计 设
中采用模块化设计 思路。
ｌ Ｐ Ａ Βιβλιοθήκη 卡 Ｃ Ｎ 配 Ｃ公 司 生 产 的 ８ Ｃ５ 系 列 单 片 机 ８ Ｃ５ ２ 为 ０ １ ０ ５作
４ 系统 软件设 计
系 统 软 件 设 计 包 括 智 能 测 控 节 点 软 件 设 计 和 溯 控 节 点 与 上 位 机 通 信 设 计 两 部
分 。
构 如 图 ｌ 示 。 该 系 统 中 ， 控 对 象 是 加 所 在 被 热 炉 ， 控 参 数 是 加 热 炉 内 的 炉 温 ， 系 统 被 该
与微 控 制 器 进 行 数 据 传 输 。
Ｓ Ａ１ ０ Ｊ ０的 片 选 信 号 ＣＳ由 微 控 制 器 ０
用 ， 控 制 简单 方 便 ， 该 测量 精 度 高 ， 量 范 测
围广 。
８ Ｃ５ ２ Ｐ １ 供 ， 访 问ＳＪ ｌ ０ 时 ， ０ ５ 的 ２． 提 在 Ａ ００ 只 要 Ｐ １ 脚 输 出 低 电 平 即 可 。 Ａ１ ０ ２． 引 ＳＪ ０ ０的 Ｔｘ０ Ｒｘ０ ８ 和 与 ２Ｃ２ ０ Ｔｘ ５的 Ｄ和 ＲｘＤ相 连 ，
ＣＡ Ｎ总 线
通 信 接 口 部 分 采 用 Ｐｈ ｌｐ 公 司 生 产 的 ｉｉ ｓ
Ｃ Ｎ通 信 控 制 器 Ｓ Ａ１ ０ 和 ＣＡＮ总 线 驱 动 Ａ Ｊ ００ 器 ＰＣＡ８ Ｃ２ ０， 现 与 ＣＡＮ总 线 的 数 据 通 ２ ５ 实 信 。
ｌ Ｎ 智 控 总能 节 ｃ 线铡点 Ａ
基于CAN总线的温度控制系统资料
基于CAN总线的温度控制系统前言CAN (Controller Area Network) 总线又称控制器局域网是Bosch 公司, 在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环境监控等众多领域CAN, 已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。
总线规范已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。
用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN 总线极高的可靠性从而使应用层通信协议得以大大简化。
CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。
ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。
物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。
控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。
CAN 网络可以采用多主方式工作。
它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。
它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其它的操作不受影响。
虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工控机中,用的最多的还是ISA总线。
ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频率为8MHz,数据传输速率可达到16MB／s,地址总线有24条,可寻址16MB 的地址单元,其总线信号分为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时钟线。
控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。
基于CAN总线技术的冷库温度测控系统设计
学 术 论 丛
刘 岩
曲阜 师范 大 学 电气 信 息 与 自动化 学 院 山东 日照 ２ ７ ６ ８ ２ ６
基于 Ｃ Ａ Ｎ总线技术 的冷库 温度测控系统设计
摘 要 ：本 文设 计 了一 种 基 于 Ｃ ＡＮ 总 线技 术 的 冷 库 温 度 测 控 系统 ，该 系统 以 Ｃ Ａ Ｎ 作 为现 场 总 线 ，将 现 场 温 度 通 过 Ｃ Ａ Ｎ 总 线及 ＣＡ Ｎ／ Ｐ Ｃ 总线 适 配卡 上 传 至 Ｐ Ｃ机 ， 实现 了对 冷 库 温 度 的适 时测 量 和 控 制 ， 同 时利 用 虚 拟仪 器技 术 ， 提 供 良 好的人机界面。 关键词 ： Ｃ ＡＮ 总 线 ＣＡ Ｎ／ Ｐ Ｃ 总 线 适 配卡 虚 拟 仪 器
去耦 电容 ， Ｒ１ 、 Ｒ ２ 、 Ｒ ３为上拉 电阻。 Ｒ ４ 、 Ｃ１ 对Ｃ Ｌ Ｋ时钟信号滤 波并 防止 负脉 冲 ， ｃ ２防 止 数 据 线 Ｄ Ｏ 出 现 负 脉 冲 。注 意 在 常 温下 ， 每次 写入 Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０ 存储器都需要近 １ ０ ｍｓ ， 所以在写指令 之后不能立 即对 Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０进 行 读 写 访 问 ，通 常 加 １ ０ ｍ ｓ的延
一
（ 三） Ｃ Ａ Ｎ ＇ Ｐ Ｃ 总 线 适配 卡 系统 采 用 了北 京 三 兴 达 公 研 制 开 发 的 智 能 Ｃ Ａ Ｎ ／ Ｐ Ｃ系 统
采用了北京 三兴 达公 司研 制开发的智能 Ｃ Ａ Ｎ ／ Ｐ Ｃ总线适 配卡 转换 器 ，实 现 Ｃ Ａ Ｎ线和 Ｐ Ｃ机 的数 据 交 生产及水产 品及时冷冻保存过程 中 ，允许温度小 范 围变 化 ， 不能忽高忽低。 对 于 多个 冷 库 ， 需要 多人 管 理 ， 造 成 人力资源浪费。为此 ， 设计 了一套冷库温度管理系统 ， 实时显 示温度 、 温度 状 态 、 冷库位置等 ， 提 高 了冷 库 管 理 水 平 、 减 少 了 浪费 。 系统总体设计 温度采集卡实时采集 现场的温度信号 ， 经Ｃ Ａ Ｎ总线进 至 上位 Ｐ Ｃ机进行显示 ， 打印或报警 。采用 虚拟 仪器技术 ， 控 制 系统工作与停止 ； 实时显示冷库温度及冷库 的位置 ； 如果温度 超过 预警温度 ， 启 动冷库压缩机工作 ； 超过警戒温度时系统发 出 声 光警 报 。设 定 系 统 测 量 温 度 的分 辨 率 为 ０ ． ５ ％℃ ， 可 以 满 足系统要求 ， 系统 总体框 图如图 １ 所示 。 二、 系统硬件 电路设计 （ 一） 温度 信 号 的 采 集 测量 温度 电路 采 用 了 Ｄ Ａ Ｌ Ｌ Ａ Ｓ公 司 生 产 的数 字 式 温 度 测 控芯片 Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０ ， 其测温范围宽 ， 读数稳定 ， 外 围 电路 少 ， 与Ｐ Ｃ 机 和单片机接 口方便 ，不需 外 围电路 。测 温范 围一 ５ ５ ℃一＋ １ ２ ５ ￣ Ｃ， 测量分辨率 ０ ． ５ ℃ ， 上 下 限温 度 设 置 为 用 户 可 定 义 式 ， 且恒定存储。Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０的一 大特点为外围电路少 ， 因此在 实际 应用中 ， Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０接 口电 路 比较简 单 。其 工 作 电压 为 ５ ． ０ Ｖ ｆ ４ ． ５ Ｖ～ ５ ． ５ ｖ １ ； Ｃ Ｌ Ｋ Ａ ２ Ｏ Ｎ Ｖ引 脚 接 入小 于 ２ ＭＨ ｚ的 时 钟 信 号 ； Ｒ Ｓ Ｔ引脚 接复位信号 ，可以硬件 复位 ，也 可通 过程序软件复 位； Ｄ Ｑ引 脚 接 数 据 输 入 输 出 端 。下 面 图 ２为 Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０与 Ａ Ａ ） 接 口电路 。 图中 Ａ ／ Ｄ接 口电路给 Ｄ Ｓ １ ６ ２ ０提供 ＋ ５ Ｖ工作 电源 ， ｃ ３为
基于CAN总线的温度检测系统设计
毕业设计（论文）材料之二（1）毕业设计（论文）专业：题目：基于CAN总线的温度检测系统作者姓名：导师及职称：导师所在单位：2011年 6 月 16 日本科毕业设计（论文）任务书2011 届专业学生姓名：Ⅰ 毕业设计（论文）题目中文：基于CAN总线的温度检测系统英文：The Temperature Monitor System Based on CAN BusⅡ 原始资料[1] 李华，MCS-51系列单片机实用接口技术[M]，北京航空航天大学出版社，1998[2] 胡汉才，单片机原理及接口技术[M]，北京：清华大学出版社，1996[3 ] 王树勋，王朝玉，张新发MCS－51单片微型计算机原理与开发[M] 北京：机械工业出版社,1989[4 ] 张凤登现场总线技术与应用[M]，北京:科学出版社 2008[5 ] 饶云涛，邹继军，郑勇芸现场总线CAN原理与应用技术[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2003．6[6 ] 程希明，CAN现场总线数据采集系统设计方案[J] 自动化仪表，2004：21-25Ⅲ 毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义由于CAN总线具有多主方式工作、非破坏总线仲裁、直接通讯距离远、通信介质灵活、性价比高等特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而扩展到了机械工业、纺织机械、农业机械、机器人、数控机床、家用电器等领域发展。
CAN已经形成了国际标准，并已被公认为集中最有前途的现场总线之一。
对于CAN总线的开发具有重要的现实意义。
2、本课题研究的主要内容：此次毕业设计研究的内容是基于CAN总线的温度检测系统利用AT89S51单片机、SJA1000CAN控制器设计开发基于智能节点的CAN网络，实时监测各个节点状态并发送状态信息。
3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）原理图及主程序；（3）一篇引用的外文文献及其译文；（4）10篇主要参考文献的题录及摘要。
指导教师（签字）教研室主任（签字）批准日期2011年1月5日接受任务书日期2011年1月9日完成日期2011年6月15日接受任务书学生（签字）基于CAN总线的温度检测系统摘要本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法来研究CAN 总线测控系统间数据通信、结构灵活、通用性号。
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基于组态的CAN总线温度控制系统设计 2基于组态的CAN总线温度控制系统设计院系：电气信息工程学院专业：自动化11-01姓名：黄俊龙学号：541101010115目录1概述 01.1 .............................. 温度控制的发展状况1.2 .............................. 温度控制完成的功能22方案设计 (3)2.1 ............................... i CAN-6202模块简介32.2 .......................................... 热电偶52.3 .................................. iCAN-2404模块82.4 ...................................... CAN接口卡113CAN总线技术基础与温度控制系统的基本原理 (13)4基于MCGS的HMI设计 (17)4.1 ........................................ 人机界面174.2 .................... 人机界面产品的组成及工作原理174.3 .............................. 人机界面产品的特点185人机界面设计 (19)6心得体会 (21)7参考文献 (22)基于组态的CAN总线温度控制系统设计1概述温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。
很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于加热的电烤箱，用于融化金属的坩埚电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制步进具有控制方便、简单、灵活性大的特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。
因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。
本温度设计以CAN总线为基础，采用iCAN模块采集和控制信号。
iCAN模块集成了转换电路、单片机、CAN控制器、CAN接发器等，其中转换电路包括I/V(V/I)电路，ADC(DAC)。
CAN模块的采用，大大地使接线简单化。
1.1温度控制的发展状况随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。
针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。
在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。
比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。
没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。
因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。
可见，温度的测量和控制是非常重要的。
CAN总线在工业生产中的应用已经越来越广泛，在很多的工业生产过程控制中也用到了温度检测和温度控制。
随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。
1.2温度控制完成的功能本设计是针对温度进行实时检测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于给定值时，系统自动启动加热继电器加温；当温度高于给定值时，系统自动关闭继电器加温。
2方案设计本设计采用一只iCAN-2404继电器功能模块，一只iCAN接口卡和一只iCAN-6202热电偶模块。
其系统框图如图1所示。
图1 温度控制框图2.1 iCAN-6202模块简介iCAN-6202热电偶模块用于温度采集。
iCAN-6202模块具有2路热电偶输入通道， iCAN-6202模块还提供2路数字量输出，这2路数字量输出既可用于指示模块工作状态也可由用户自行控制。
a) iCAN-6202模块基本参数● 单电源供电，供电电压：＋10V~＋30V DC ；● 热电偶输入通道数： 2路；● 数字量输出通道数： 2路，可独立配置为输入通道状态指示模式或用户控制模式；● 输出通道类型：集电极开漏输出，最大负载电压＋30V ，最大负载电流30mA ；● 支持的热电偶类型及测温范围：J 型 -210℃~1200℃、K 型 -200℃~1370℃、E 型 -100℃~1000℃、T 型 -200℃~400℃、N 型 -200℃~1300℃、B 型 650℃~1800℃、R型 0℃~1750℃、S型 0℃~1760℃；●温度值分辨率：0.1℃；●热电偶冷端补偿精度：±1℃；●转换速率：4次/秒（2通道/次）；●定时循环传送时间间隔：最小值 10毫秒、最大值 2.55秒；●温度超限报警。
b)iCAN-6202模块接口说明(图2)图2 iCAN-6202模块接口示意图c)iCAN-6202原理框图（图3）图3 iCAN-6202模块原理框图2.2热电偶a)热电偶输入原理热电偶由两个焊接在一起的异金属导线（以形成两个节点）所组成，结点之间的温差会在两根导线之间产生热电势（即电压），电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料。
国际电工委员会（IEC）推荐了八种类型的热电偶作为标准化热电偶，它们分别为J、K、T、E、N、B、R、S。
热电偶结构图如图4所示。
在使用热电偶测量温度时，还要求采用冷端补偿技术。
因为热电偶的输出电压以0℃时的参考结点的温度来定义。
图4 热电偶结构图根据测量温度范围不同，热电偶分为7种规格：一用于高温测量的K型，N型是可用于替换K型的新型号热电偶；二是用于中温测量的E型（-200~＋800 ℃）和J型（-200~＋750 ℃）；三是用于低温测量的T型（-200~＋350 ℃）；四是用于超高温测量的B型（＋500~＋1700 ℃），R型（0~＋1600 ℃），S型（0~＋1600 ℃）。
b)热电偶输入控制原理热电偶测量模块测量的数据为热电偶的电压值，通过将测得的电压换算为相对应的温度，从而获得所要测量的温度值在iCAN-6202温度测量模块中，通过高分辨率的ADC直接将热电偶的输出数字化，通过软件实现线性化和校准。
热电偶测量原理如图5所示。
图5 热电偶测量原理框图c)热电偶测量冷端补偿热电偶的输出电压以0℃时的参考结点的温度来定义，所以在使用热电偶测量温度时，还要求采用冷端补偿技术。
在iCAN-6202模块模块中，采用热敏电阻测量冷端温度。
d)热电偶输入的接线热电偶的接线方法很简单，直接将热电偶输入信号正端连接到模块的SEN＋端，输入信号负端连接到模块SEN－端即可。
热电偶接线图如图6示。
图6 热电偶接线图e) 数字量输出原理晶体管输出等效电路（图7）。
图7晶体管输出等效电路f) 输出信号输出信号内部等效电路(图8)。
图8输出信号内部等效电路g) 数字量输出信号的接线数字量输出信号接线（图9）。
DOUT 内部等效电路V OUT =0.3VV OUT =0V 等效电路图9 数字量输出信号接线输出信号驱动继电器（图10）。
图10 输出信号驱动继电器接线图2.3iCAN-2404模块iCAN-2404功能模块提供继电器输出通道，模块具有4路具有自保持功能的继电器输出通道。
为防止继电器切换引起的干扰，iCAN-2404模块的继电器输出通道与控制部分采用了光电隔离措施。
a)iCAN-2404模块基本参数●单电源供电，供电电压：＋10V~+30V DC；●输出通道数： 4路；●触点形式：2a 或2b（触点输出状态自保持）；●触点控制：“1”吸合，“0”断开；●导通时间：6ms；●断开时间：4ms；●触点容量：DC： 24VDC/1A；AC： 220VAC/0.5A；●触点寿命：5×105 ；●隔离电压：1000V DC（信号输入）；b)iCAN-2404模块接口说明（图11）图11 iCAN-2404模块接口说明c)iCAN-2404原理框图（图12）图12 iCAN-2404原理框图d)继电器输出原理继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
电磁继电器是我们最常用的一种继电器。
电磁继电器等效示意图如图13。
图13 电磁继电器等效示意图e)iCAN-2404输出状态定义在iCAN-2404模块中，对于继电器输出导通和断开的信号定义如表1示。
表1 继电器信号状态图输出状态继电器开关状态状态 1 继电器输出开关闭合状态0 继电器输出开关断开f)iCAN-2404输出连接iCAN-2404继电器与输出端口连接（图14）。
图14 iCAN-2404继电器与输出端口连接图g)继电器输出的接线方式iCAN-2404输出端口的接线方式（图15）.图15 iCAN-2404输出端口的接线方式2.4CAN接口卡本设计中的接口才采用USBCAN-Ⅱ（图16）。
USBCAN-Ⅱ双路智能CAN接口卡是与USB总线兼容的CAN-bus数据转换卡，通过USB电缆与PC进行连接。
可应用于CAN-bus实验室、工业控制、智能楼宇等CAN-bus应用领域，进行CAN-bus网络数据分析、处理；也可单独用作CAN-bus网络的网关、网桥，构成不同层次网络中的数据转换系统。
同时，USBCAN智能CAN转换卡可作为开发模块直接嵌入到用户产品。
USBCAN-Ⅱ双路智能CAN接口卡集成有2个CAN通道、1路USB接口，是CAN-bus产品开发、CAN-bus数据分析的有力工具，因为具有体积小，即插即用等特点，也是便携式系统用户的最佳选择。
图16 USBCAN-Ⅱ双路智能CAN接口卡USBCAN智能CAN接口卡采用SMD表面贴装工艺、四层电路板技术，抗干扰能力强，非常适合在长期工作环境下使用。
而且，具有体积小巧、即插即用等特点，也是便携式系统用户的最佳选择。
USBCAN-Ⅱ双路智能CAN接口卡提供广泛和强大的软件支持。
这些软件支持包括通用的ZLGVCI驱动程序接口，自动实现安装，支持在VC++、C++Builder、Delphi和VB等开发环境下进行设计，可适合不同的开发人员使用。
同样，USBCAN智能CAN接口卡不仅适应基本的CAN-bus产品、也满足基于高层协议如DeviceNet、CanOpen等CAN-bus产品的开发。