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1、 工业控制网络工业控制网络 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 基于基于CANCAN总线的大棚温湿度检测节点设计总线的大棚温湿度检测节点设计 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名专业班级课程设计题目基于CAN总线的大棚温湿度检测节点设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能实现功能检测大棚内某点的温湿度信号，传递给单片机，完成单片机最小系统设计，并把此系统作为 CAN 的节点，节点的硬件
2、包括主单片机、总线驱动器、控制器、接口电路，以一路信号为例的模拟量信号连接在 CAN 总线上，可实现远程通信。设计任务及要求设计任务及要求1、选择单片机、总线控制器型号，确定设计方案；2、设计单片机最小系统（晶振、电源、复位等） ；3、设计实现系统功能的单片机外围电路，包括驱动电路、键盘、显示；4、设计CAN总线电路（包括控制器、驱动器、接口电路） ；5、软件设计（编写主程序、接收、发送程序及相应的流程图）6、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。7、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。技术参数技术参数1、符合 CAN2.0B 规范；2、总线范围
3、在 3000 米内，速率最高可达 20bit/s；3、温湿度信号变化范围 05 V；4、单滤波接收数据。进度计划1、布置任务，熟悉课设题目，查找及收集相关书籍、资料。 （1 天）2、确定控制方案、选型。 （2 天）3、CAN 节点框图、硬件电路设计。 （3 天）4、编写程序流程图、主程序、发送、接收程序。 （2 天）5、撰写设计说明书。 （1 天）6、验收及答辩。 （1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要针对以往温室内变量检测劳动强度大、精度低、范围小的现象，本文应用温度和湿度传感器，提出了基于 CAN 总线的温湿度检测节点设计方案。本设
4、计详细分析了基于 CAN 总线的温湿度检测和节点通信原理，设计了单片机最小系统、CAN 通信接口电路、温度传感器电路、湿度传感器电路、键盘电路和显示电路等模块。基于 CAN 总线的温湿度检测节点实现了温湿度的检测和实时显示，并可以与其它节点通信以便于温室内大范围的温湿度监测和控制，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。关键词：CAN 总线；单片机；温湿度检测；通信接口目 录第 1 章 绪论.1第 2 章 课程设计的方案.32.1 概述 .32.2 方案选择 .32.2.1 单片机选型.32.2.2 温湿度传感器选型.32.2.3 总线控制器选型.42.3 系统组成总
5、体结构 .4第 3 章 硬件设计.63.1 单片机最小系统 .63.2 温度检测电路 .63.3 A/D 转换电路 .73.4 湿度传感器电路 .83.5 键盘电路 .83.6 显示电路 .93.7 CAN 接口电路 .93.7.1 总线控制器.103.7.2 光电耦合器.113.7.3 CAN 收发器.113.8 电源电路 .12第 4 章 软件设计.134.1 主程序流程图 .134.2 SJA1000 初始化程序流程图 .144.3 发送程序流程图 .144.4 接收程序流程图 .15第 5 章 课程设计总结.16参考文献.17附录.18第 1 章 绪论20 世纪 80 年代末、90 年
6、代初兴起的现场总线技术引发了工业自动化领域的重大变革，它代表着工业控制网络技术的发展方向。现场总线控制系统(FCS)将集散式控制系统中集中与分散相结合的模式变成了新型的全分布式控制模式，控制功能彻底下放到现场，现场控制设备通过总线与管理层交换信息。在企业信息系统的层次上，整个企业信息网络可以分为现场控制层、过程监控层、生产管理层、市场经营层等多个层次。工业控制网络是控制技术、通信技术、计算机技术在企业现场控制层、过程监控层的综合体现，被称为工厂底层网络。目前，工业控制网络技术的应用已经推广到过程控制自动化、制造自动化、楼宇自动化以及交通运输等多个领域。目前一般把现场总线系统称为第五代控制系统，
7、也称作现场总线控制系统(FCS)。人们一般把 50 年代前的气动信号控制系统 PCS 称作第一代，把420mA 等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把 70 年代中期以来的集散式分布控制系统 DCS 称为第四代。现场总线控制系统 FCS 作为新一代控制系统，一方面，它突破了 DCS 系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把 DCS 的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统的最显著的特征。目前的现场总线技术有
8、较强实力和影响的有：基金会现场总线 FF(Foudation Fieldbus)、局部操作网络 LonWorks(Local Operating Network)、过程现场总线Profibus(Process Field Bus)、HART 协议、控制局域网络 CAN(Controller AreaNetwork)和 Dupline 等。它们各具特色，在不同的应用领域形成了自己独特的优势。CAN 总线是德国 Bosch 公司在 20 世纪 80 年代初为解决汽车中大量的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN 能灵活有效地支持具有较高安全等级的分布式控制其数据传输速度可
9、达 1Mbps，在汽车、煤矿安全检测、自动化仪表、智能楼宇、机械制造等领域应用广泛。本文介绍了一种基于 CAN 总线的智能温、湿度检测系统，可应用于不同的工业自动化领域。近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速的推广和应用国家科技部提出的工厂化高效农业示范工程，推动了温室监控技术的发展。但总体来讲，我国温室产业环境控制能力弱，自动化程度低，抵御自然条件能力差。这在很大程度上限制了温室总体效益的进一步提高。种植环境中的温度、湿度、光照度等环境因子，对作物的生产有很大的影响传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，国内实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外
10、具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。对温湿度的精确检测和远距离传输越来越受到人们的重视，针对这一情况，研制一种高精度、高稳定性、低成本且实用的分布式环境温湿度检测控制系统显得非常重要。而利用 CAN 总线实现远距离节点间和 PC 机的实时通信，具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便且便于功能扩展等优点，提高了管理水平和工作效率，所以将 CAN 总线应用于温室控制具有较好的前景。第 2 章 课程设计的方案2.1 概述本设计是一个基于 CAN 总线的大棚温湿度检测节点，节点采集温湿度模拟量信号送入主控制器，并将节点的主控制器连接在 CAN 总线上，可实现远程通信和监控。应用场合：系统可应用于温室、粮食仓储、纺纱车间、图书馆等环境监测调节和报警监控等。系统功能介绍：基于 CAN 总线的大棚温湿度检测节点可以实时检测温室内温度和湿度值，并可以进行键盘控制和实时显示温湿度值，主控制器可以与总线其他节点通信，温室总线检测范围可达到 3000 米，通信速率最高可达 20bit/s。2.2 方案选择2.2.1 单片机选型由要求可知，节点设计的主控制器为单片机，而单片机分为很多种，选择有以下两种方案。方案一：主控制器选择 16 位凌阳单片机，该单片机具有语音处理功能、集成
