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1、哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计 题 目：基于CAN总线的楼宇温控系统的设计院 系： 测通学院 测控技术与仪器 姓 名： 指导教师： 系 主 任： 2011年 6月24日基于CAN总线的楼宇温控系统的设计摘 要随着经济的发展，人们对自己赖以生存和歇息的环境也开始有了进一步的要求。我国的建筑供暖目前正处在发展的时期，传统供暖方式的缺陷日益突出，新的供暖方式不断涌现，环境保护、能源结构面临重大调整，政府不断出台新的供暖政策，这一切都为新型供暖方式的研究奠定了基础。采用传统的RS-485总线由于总线效率低、系统实时性差、应用不灵活等缺点，越来越不能适应大中型智能楼宇监控系统的需要。本论文介绍
2、了基于 CAN 总线的楼宇温度控制系统的总体设计方案，并讨论了该系统在多用户条件下的智能化控制的具体设计。其中CAN接口适配卡、智能节点和报警节点的硬件和软件设计是本文介绍的重点。本设计采用CAN总线作为通信载体，构建了一套楼宇温控系统。该系统基于CAN2.0B技术规范，采用智能节点作为现场控制器控制房间地热电缆加热的启停并结合CAN总线自身的底层协议特点，设计了针对本系统的通信协议，通过 CAN 总线与主控计算机相连，控制、调节室内温度，达到节能环保的目的。上位管理机界面采用VC+设计，实现操作简单，管理灵活的特点。关键词CAN；现场总线；温控系统；智能节点Design of Tempera
3、ture Control System in Buildings Based on CAN BusAbstractAlong with the economic development, people have some further requirements with the living and resting environment. In our country heating in buildings is currently in the developing period. The deficiencies of traditional way of heating are b
4、ecoming more prominent. New heating methods are springing up. Environment protection and energy structure are faced regulating. Government introduces new policies of heating constantly. These are looking into some new ways of heating. The traditional RS-485 bus can not adapt to the monitoring system
5、s requirements in some intellect buildings for its disadvantages, such as low efficiency, bad real-time and inflexibility. This paper describes the CAN bus based building temperature control system design plan, and discuss the system in multi-user intelligent control of the specific design. One CAN
6、interface adapter cards, intelligent nodes and alarm node hardware and software design is the focus of this article describes.This design uses a CAN bus as the communication carrier to construct a building temperature control system. The system is based CAN2.0B technical specifications, using intell
7、igent node controller to control the room as a site of geothermal heating start and stop the cable and the CAN bus with its own characteristics of the underlying protocol, designed for the system communication protocol, the host computer via the CAN bus and connected to the control, adjust the room
8、temperature, to achieve energy saving purposes. Upper management machine using VC + + interface design, implementation, operation simple, flexible management features.Keywords CAN; Fieldbus; Temperature control system; Smart node目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的目标和意义11.3 楼宇温控在国内外的现状21.4 课题研究的
9、内容3第2章 系统设计方案及中CAN总线简介52.1 总体方案设计52.2 现场总线技术分类及选择52.3 CAN总线概述72.4 CAN报文的帧类型72.5 CAN总线应用层协议82.5.1 报文标识符分配设计82.5.2 CAN报文数据设计102.5.3 应用层协议命令集102.5.4 报文滤波142.5.5 CAN通信过程142.5.6 系统工作方式162.6 本章小结16第3章 系统硬件及软件设计173.1 系统的组成及设计要求173.2 CAN总线适配卡硬件设计183.3 中继节点硬件设计183.4 智能节点硬件设计193.4.1 温度采集单元203.4.2 液晶显示单元213.4.
10、3 按键操作单元223.4.4 继电器单元233.5 报警节点的硬件设计243.5.1 单片机控制中心243.5.2 DTMF收发电路253.5.3 语音电路263.6 CAN接口适配卡软件设计273.7 中继节点软件设计293.8 智能节点软件设计303.8.1 温度数据采集程序设计303.8.2 按键程序设计313.8.3 液晶显示程序设计313.9 报警节点软件设计323.9.1 本地声光报警设计323.9.2 远程报警程序设计323.10 本章小结33结论35致谢36参考文献37附录38附录43第1章 绪论1.1 课题背景随着国民经济的发展，人民生活水平逐渐步入小康，人们对自己赖以生存
11、和歇息的住宅也开始有了进一步的要求。计算机技术、通信技术、音像技术的综合发展，使得智能建筑IB（Intelligent Building）得以快速发展，其中楼宇自动化系统BAS（Building Automation System）是实现上述目标的关键。楼宇自动化系统采用传感技术、计算机技术和现代通信技术，实现对大厦内的空调、电力、电梯、供排水、防火、防盗和视频监控等设备实行综合自动管理，具有各种安全保护、运行监控和管理等功能。为了给用户提供舒适的内部环境，智能大厦的各个场所和房间温度应常年控制在某一特定的范围内，实现温度控制智能化1。我国北方地区气候寒冷，严寒给人们的生活和工作带来了极大的困
12、难，人们希望将室内保持在适合人们生活工作的温度。因此，楼宇内必须提供采暖设施。传统的供暖系统多是以燃煤作为热源，通过加热水给室内供暖，这种供暖系统是国内长期使用的供暖方式，随之而来的也暴露出一些弊端，如：燃烧后的烟气造成环境空气污染、容易引起煤尘、燃烧不完全释放的有害气体、燃烧锅炉占地面积大、噪声大，运行使用时故障频繁，维护费用较高和供暖费用收费难，还会造成能源的大量浪费等等问题。也有一些地区采用燃油、燃气作为热源，同样，也造成空气污染、噪声污染等问题。这些问题都督促供暖设计人员改进技术，探求研究新型的系统供暖方法23。然而采用 RS-485 总线的智能楼宇系统由于总线效率低、系统实时性差、通
13、讯可靠性低、应用不灵活等缺点，越来越不能满足大中型智能楼宇监控系统的需要。而 CAN 总线技术作为二十世纪九十年代兴起的现场总线技术，能够很好地解决这些问题。CAN 总线的控制系统可以适应工业控制领域分散化、网络化和智能化的发展趋势，现已成为控制领域的热门技术。在楼宇监控领域，采用 CAN 总线技术开发的监控系统，具有可靠性高、传输距离远和成本低等优势，因而具有巨大的应用潜力。1.2 课题研究的目标和意义基于CAN总线的温度控制系统实现了多用户条件下的智能化控制。采用智能节点作为现场控制器控制地热电缆加热的启动与停止，通过CAN总线与主控计算机相连，控制、调节室内温度，达到节能环保的目的。CA
14、N总线不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高系统的技术指标。作为一种现场总线，基于CAN总线的系统造价低廉，网络搭建极为方便，非常适合目前工业生产的需求。此外，本论文采用的温控系统可以根据使用环境的具体要求进行功能扩展或裁减。对本论文提出的系统稍作修改就可以应用于工业生产中温度测量和温度控制。同时，在系统智能节点上挂载不同的测量传感器和控制量执行器，修改系统软件上的相应部分，就能组成实际所需的监控系统。因此，该系统具有很高的二次开发价值和一定的实际应用价值。1.3 楼宇温控在国内外的现状在国外，供暖系统主要采用的能源有：燃气、燃油、燃煤、电力、及太阳能。采用环保清洁的热
15、源将是今后采暖的主要发展趋势。电是最清洁的能源，随着传统采暖方式的改变，电采暖一定会在将来得到广泛的应用。目前，国际上通用的电采暖技术，主要有北美国家的低温辐射电热技术，北欧等国流行的地热电缆技术。这些供暖系统首先是在欧美等电力充足的发达国家为了防御低温严寒创造性地应用辐射原理开发研制成功的，并且在欧美等国家已具有广泛使用的历史，像丹麦、挪威等国家，冬季气候寒冷，取暖面积大，他们就将地热技术应用于室内保温、融雪车道、足球场地、游泳池等设施的建设中45。在国内，主要有以下几种采暖形式：散热器热水采暖：在住宅的公共部位（例如楼梯间）设置供回水总立管，热水经供水总立管，到达经水平串联的每个采暖点的散热器，最后到回水总立管。为了解决水平串联式尾部散热器不热的问题，在每组散热器的尾部设放风口。此外，采用水平跨越式可以实现分室调节。应用散热器热水采暖有污染严重，噪声大、维护费用较高、供暖费用收费难、浪费能源、热舒适度差等缺点，大多数住户反映采暖期在室内常常感觉
