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1、基于CAN总线的多点温度采集系统设计【摘 要】 随着科学技术的发展，为提供农作物生长的最佳环境，大棚种植也成为现代农业种植中必要可行的一种方式。在温室大棚中的温度实时监测与控制却成为为一个难题。因此基于CAN总线的主要优点，再从CAN总线的可靠性，它的优越性以及低成本出发，采用基于CAN总线多点温度采集系统的设计，该系统采用非破坏性总线仲裁技术具有实时性高，精度高，灵活性强能够及时信息的测控。本课题是采用一种基于CAN总线的多点温度采集系统。论文根据系统的要求完成了整体的方案设计和系统选型。该方案是利用温度传感器PT100将温室大棚内温度的变化，经放大电路送入含A/D转换器的单片机的采集模块完
2、成A/D转换，在通过CAN收发器将信号传至住监视器。再经过液晶显示器进行数据显示。CAN总线通信模块是本次设计中的核心技术，它负责系统中主控器和执行器之间的数据通信。经过试验验证表明该系统可靠性好、精度高、结果简单、成本低在使用范围可代替传统的测温系统的不足。【关键词】 CAN总线 微控制器 传感器Pt100 液晶显示器。Design of multi-spot temperature gathering system based on CAN bus【Abstract】With the development of science and technology, to provide the
3、 best environment for crop growth, greenhouse cultivation has become an essential of modern farming viable way. The temperature in greenhouse real-time monitoring and control has become a problem. Therefore, the main advantages based on CAN bus, CAN bus, and from the reliability, technological super
4、iority of the system operation and low cost starting point based on CAN bus multi-temperature collection system design, system technology using non-destructive real-time bus arbitration high, high precision, flexibility and timely information to the monitoring and control. This issue is based on CAN
5、 bus using a multi-point temperature acquisition system. System requirements thesis completed under the overall program design and system selection. The program is the use of the greenhouse temperature sensor PT100 temperature changes, the amplifier circuit into with A / D converter module to comple
6、te the acquisition of SCM A / D converter, CAN transceiver through the signal transmitted live monitor. Data for another LCD display. CAN bus communication module is the core of this design technique, which is responsible for the system and implementation of master data communication between devices
7、. Tested to verify that the system reliability, high accuracy, the results of simple, low cost alternative to the use of conventional temperature measurement system deficiencies. 朗读显示对应的拉丁字符的拼音【Keywords】The can bus MCU sensor Pt100 LCD monitors。 目 录绪论11开发概述21.1背景21.2课题来源31.3国内外研究现状31.4论文主要工作31.5论文结构
8、42.相关技术的概念42.1总线的概述42.2 CAN总线的特点42.3 CAN总线的分层结构52.4 CAN总线的发展应用63 硬件系统的设计63.1硬件的设计任务63.2 硬件设计模块73.2.1 硬件电路73.2.2 PIC18F4580单片机73.2.3 电源电路93.2.4 传感器电桥和放大电路93.2.5 CAN收发器连接电路103.2.6 液晶显示器电路13103.3综上所述114软件设计114.1监视器主程序114.2采集系统主程序114.3 CAN总线的接收和发送程序124.6按键子程序154.7 A/D转换流程图164.8 液晶显示模块程序17总结及展望18参考文献19附录
9、20致谢28 - 29 -绪论在人类生活的环境中，温度扮演找极其重要的角色，无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在和温度打交道。我国人多地少，人均占有更少，因此，要改变我国的这种局限，要靠增加耕地面积是不现实的，为此，我们只有另辟蹊径，在原本就不宽裕的土地上来想办法提高单位产量，而温室大棚种植就是一种行之有效的方法。随着大棚种植的技术的大面积的推广和应用，大棚种植温度检测控制技术要求逐渐提高，基于市场提供的一些温度检测系统不能实时的传送数据，而且主要考虑到器件的繁杂和费用的高选择利用了CAN总线的优越性能，CAN总线采用多主竞争式结构，通信介质可以是双绞线，同轴电缆，或光导纤维。通信率可
10、达1Mbps,CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成幀处理，包括位填充，数据块编码，循环冗余检码，优先级判别等1。温室系统气候受影响的因数多样。复杂而且众多，难以完全计算在内。针对目前的温室系统的现状和特点，决定采用当前比较先进的现场总线技术进行控制。设计了温室系统的总体框架，各种植区各由一个智能节点来控制，节点之间采用现场总线相连，实现分散控制，再接入一计算机作为人机接口，实行监督。根据现代温室控制的要求，设计一套适合问世控制系统的应用现场总线技术。 本文经过查阅大量国内外参考文献的基础上，概述了温室在国内外的发展历史以及发展现状。了解了国内外温室
11、测控装置的发展动态和发展方向，并且根据温室内影响作物生长所需的基本条件，即温度、环境的条件、控制特点和控制方法，设计出了出了适合本系统的控制方案。1开发概述 在科学社会高速发展的今天，引发了自动化域的深刻变革，并使自动化领域逐渐形成了开放系统互联网通信，以大大深刻的改善了大棚种植温度采集和控制的优越性，形成了高集成化的自动控制系统。CAN (Controller Area Network)即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。在与其他的通信总线相比较，CAN总线在数据通信方面具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于CAN总线具有独特的设计及其良好的性能，CAN总线在人们的生活中的运用是越来越
12、广泛。它首先是在汽车领域上的应用最为突出，世界上一些著名的汽车制造厂商，都利用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。于此同时，由于CAN总线本身优越的特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业之中，而向自动控制、航海、航空航天、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展的应用也比较突出。CAN已经形成国际标准，并已被公认为最有前途的几种现场总线之一2。本文将设计一种由CAN总线完成测控系统间数据通信、结构灵活、通用性强的温度测控系统，在该系统中，我们同时使用了单总线数字温度传感器Pt100，并能方便的实现系统互联。将传感器的输出变换成标准
13、电压或电流信号，通过A/D转换变成数字量。将数字量信号传给单片机，最后单片机将采集到的数据送到CAN总线控制器，通过CAN总线收发器传到总线，完成数据采集工作任务。1.1背景20世纪50年代以前，由于当时企业的生产规模较小，测控仪表处于发展的初级阶段，所采用的仅仅是安装在生产现场，只具备简单测控功能的基于20.67-103.35Pa启动信号标准的基地式气动仪表。其信号仅在本以表内使用，不能传送给别的仪表或系统，即各测控仪表处于封闭的状态，无法与外界沟通信息，操作人员只能通过生产现场的巡视，才可以了解生产过程的状况3。20世纪60年代，随着企业的生产规模的进一步扩大，操作人员需要综合掌握多点的运
14、行参数和信息，需要同时按多点的信息实行操作控制，因此出现了气动、电动单元组合式仪表，形成了集中控制室。生产现场中的各参数通过统一的模拟信号送往集中控制室。操作人员可以在控制室内观察生产现场的状况，可以把各单元仪表的信号按需要组合成复杂测控系统4。20世纪70年代，人们在测量、模拟和逻辑控制领域率先使用了数字计算机，从而产生了集中式控制。数据采集系统是计算机应用于生产过程控制最早的一种类型。把需要采集的过程参数经过采样、A/D转换变为数字信号送入计算机。计算机对这些输入量进行计算处理（如数字滤波、标度变换、越限报警等），并按需要进行显示和打印输出5。经过实践发展证明，这类系统虽然不直接参与生产过
15、程的控制，但其作用还是较为明显。由于计算机具有速度、运算方便等特点，在过程参数的测量和记录中可以代替大量的常规显示和记录仪表，对整个生产过程进行集中监视。数据采集系统主要是对大量传输参数进行巡回检测、数据记录、数据统计和处理、以及对大量数据进采集储存和实时分析。1.2课题来源毕业设计选择此课题的主要原因有二 ：1现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。2.自己对单片机的熟悉以及对CAN总线有一定的了解，如今CAN总线的应用不仅仅局限于汽车控制行业，更多的向自动化领域发展。所以一来想借这此机会来完成毕业设计二来想在掌握CAN总线的控制技术方面更深入的了解CAN总线更广阔的发展前景。基于在这种情况下导师希望我们接触CAN总线以及它广大发展前景的的运用来更好的处理自动化领域的数据有效传输。1.3国内外研究现状CAN最初出现在80年代的汽车行业中，由德国Bosch公司最先提出。当时，由于消费者对于汽车功能的要求越来越高，而对于这些功能的实现大多都是基于电子器件的操作，这就使得电子装置间的通讯越来越复杂，同时意味着需要更多的控制连接芯导线。提出CAN总线的最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少因功增加而增加的
