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1、分布式远程温湿度智能监控系统的设计与研究摘要现在许多大型企业拥有多个仓库，并且全都散落在不同的地点，这样对于仓库的温湿度监测很难运作。由于传统的温度和湿度监测系统的布线繁琐，传输距离有限，不能解决实际问题。目前，分布式系统的主要发展方向是计算机控制系统。本文利用已经被广泛利用的CAN总线通信设计出的监控系统，CAN总线通信系统主要有抗干扰性，节点控制多，通信距离远等特点，在设计中，主要模拟两个节点之间的相互监控，主机通过总线控制器MCP2515和驱动器TJA1050连接到CAN总线上，从机通过控制器SJA1000和驱动器82C250也连接到CAN总线上。从机检测到当前温湿度送给STC89C52
2、RC单片机处理后，发到总线上，主机收到信号，给出相应的显示和温度报警等操作。在本文中对各种监控系统的优劣性和适用场合进行了分析，得出了最合理的监控系统的设计方案。设计了基于CAN总线的监控系统，实现了在多节点，环境恶劣，通信距离远等不同场合的应用。论文主要介绍了各种芯片的硬件设计和软件设计，勾画自己的设计与研究思想。使设计出最简便、经济的系统。关键词：CAN 总线；STC89C52RC单片机；DS18B20；SJA1000控制器；MCP2515控制器； / DESIGNANDRESERCHOFDISTRIBUTEDINTELLIGENTREMOTETEMPERATUREANDHUMIDITYM
3、ONITORINGSYSTEMAbstractNowadays many large companies have multiple warehouses. All of the warehouses are scattered in different locations,which is difficult for us to monitor the temperature and humidity of the warehouses. Due to the traditional wiring of temperature and humidity monitoring system i
4、s cumbersome and transmission distance is limited, the practical problems can not be solved .Currently; the main development direction of the distributed control system is a computer-control system.In this paper, the use of CAN bus communication has been widely used in the design of the monitoring s
5、ystem, CAN bus communication system has immunity, control of multi- node communication distance and other characteristics. In the design, the mainlysimulated two-node communication, the host connect to the CAN bus through bus controller MCP2515and driver SJA1050,the sub-host also connect to the CAN
6、busthrough controller SJA1000 and driver82C250.Then the sub-host detects the current temperature and humidity and deliver the data to the STC89C52RC microcontroller. When the host receive the signal from the host,it will give the corresponding temperature display and alarm operation.This paper mainl
7、y analyzed the advantages and disadvantages of various monitoring systems invarious occasions and reached the most reasonable monitoring system design. Designed a monitoring system based on CAN bus, realized the application in different occasions of a multi-node, harsh environment, communication dis
8、tance. This paper introduced the hardware and software design of various chip, sketch their design and research ideas, then designed the most simple and economical system.Keywords: CAN bus; STC89C52RCmicrocontroller; DS18B20; SJA1000controller; MCP2515 transceiver目 录第1章绪论11.1 课题背景与其意义11.2 国外研究现状11.2
9、.1 基于RS485总线的监控系统21.2.2 基于以太网的监控系统31.2.3 基于CAN总线的监控系统41.3 本设计的实用价值41.4 设计的理论意义51.5 本课题的主要容和结构5第2章 CAN总线技术62.1 CAN总线介绍62.2 CAN总线报文介绍7第3章硬件设计103.1 系统硬件设计方案103.1.1 控制模块（STC89C52RC）103.2 从机的硬件设计123.2.1 CAN控制器（SJA1000）133.2.2 CAN收发器（82C250）163.2.3 测温模块（DS18B20）183.2.4 测湿模块（HS1101）243.3 主机的硬件设计273.3.1 CAN
10、控制器（MCP2515）273.3.2 CAN收发器（TJA1050）273.3.3 控制电路（数码管和蜂鸣器）27第4章软件设计294.1 从机的主程序设计294.1.1温度采集模块（DS18B20）294.1.2 测湿模块程序设计304.2 CAN控制器模块（SJA1000）314.3 主机的主程序设计334.3.1报警与显示模块34第5章系统的生成以与调试355.1 KEIL的烧写355.2 调试和总结35结论36致37参考文献38前 言在现代的工业、农业和通信系统中，各种复杂的环境（包括温度、湿度）都会影响设备的安全，甚至在人员进出时不能确定部的情况而对人身安全都不能确保。所以在现代科
11、技领域中，监控系统也应运而生。与传统的人工检测方法相比较，在测量时间、测量精度、实时性都有了质的飞跃。但是在控制系统的选用上，人们还要解决成本、体积复杂情况下的实时性和安全性等问题。而小型单片机系统能有效的解决了这些问题。尤其在通信问题也至关重要，而CAN总线更符合工农业的通信科技的发展。随着科技的发展，无论是科研，工业，农业还是实验室器材的保养，温湿度监控与之有着密不可分的关系。而对于监控的精度和实时性要求也越来越高，在本设计中，就是从测量精度和控制的实时性上进行测量、监测和控制的设计和研究，而测量主要用了HS1101湿度传感器和DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20，监测主要用了数
12、码管显示和蜂鸣器报警，控制主要用了空调，加湿机等装置。如果运用于实际，只需在总线上添加监测点，就可以实现分布式远程监控系统。在现代社会信息科技的不断迅速发展中，计算机技术和温湿度敏感元器件的高速更新，使得温湿度的测量正朝着自动化、智能化方向发展。在室温湿度的监控中，温湿度测量的出现使得产品的保养达到更好、使用周期更长、性能保持更好。所以温湿度测控有着广阔和应用发展空间。第1章 绪论1.1 课题背景与其意义在早期，人们常用的方法是用人员对库房进行相关的温度，湿度的监测，但是人工读取数值有很大的误差和操作等错误原因，所以这种方式在测量温湿度时不仅速度慢，而且准确性很低，使样品不具有代表性，更使监测
13、结果失去了其原来的意义，而且在控制当时的温度，湿度时不能根据实际情形与时做出正确的操作。在局限性上也有很大的漏洞，比如在某些场合，要测量地下设施的表面温度时，工作人员不可能测量到直接的数据，在具有危险的库房中测量人员还要冒着一定的风险去提取测量温湿度。在这样一个环境下将会损失很多的物力，财力和人力。随着电子技术的飞速发展，温度与湿度传感器开始替代那些原始的温度计湿度计，出现了以单片机为监控核心的小型系统，它的监控还可以完成预先设定的温度围，报警，温度和湿度补偿功能等诸多功能。数字温度传感器直接读取数字容，改善了在长距离传输问题和转移过程中温湿度的数据不稳定现象，如由于干扰衰减问题的精度损失。而
14、单片机上地址编码又解决了库房分散而不利于温湿度监控的问题。计算机的快速高效精确的运作解决了因为人为因素而导致的实时性和误差性问题。在数码管上显示结果，单片机可以直接控制温湿度并监测。以这种监控系统，大大提高了工作效率，而且大大扩大了在温度和湿度监测中围上的应用。分布式温湿度监控系统的设计与研究，对当前具有很大的意义，对工业、农业与第三产业的发展都有不可估量的作用，是现行发展和未来发展的大体趋势，对占领国际领先水平和科技战略至高地位的具有重要意义，尤其是对工业自动化的进步和经济发展有着无法估计的重要性。1.2 国外研究现状对于温湿度的测量和控制技术在中国起步较晚，在二十世纪八十年代，工程技术人员
15、才开始掌握计算机控制技术在温度测量和监控系统的应用。就这样我国温度监控系统的计算机运用，在总体上正从学习、简单的实验应用阶段向各种场合的实际运用，合理运用阶段跨越和发展。但是在我国，温度监测和控制的情况还远远没有达到工厂所要求的程度，在和发达技术国家相比较，还是有一段较大的距离要克服。比如仍然有很多技术问题：装备设施能力低，工业化程度低，控制水平的不完善，硬件和软件资源不能共享、可靠性差等缺点。目前，迅速发展的单片机技术，为解决工、农业自动化方面应用的瓶颈问题提供了有效的途径，但是当前温湿度监控的种类也是非常多，如RS485总线的监控系统、以太网监控系统、CAN监控系统等。1.2.1 基于RS
16、485总线的监控系统RS485总线作为一种多电气规格分数据传输，已经成为行业标准通信接口的应用最为广泛的通信接口之一。它具有其它总线不能与之媲美的优点：它具有的抗噪声的能力，通信传输速率快，可靠性与电缆长度距离足够远，多点双向通信时它能够简单的在一根总线上进行传输等特点。虽然RS485总线有很多优点，但是不足之处也很多，比如通信容量少（只能最多接入32个设备），长距离的通信速率低，动力消耗大，只有串行电缆，不构成任何分支的星型等任意分支，如果每个节点的失败可能导致完全或通信网络的局部瘫痪。图1-1是基于RS485总线的监控系统。它主要的模块单元为DS18B20采集温度信号，主控制器为C51单片机节点。如果RS485接口两点之间实现通信，需要两对平衡差分电路来实现差分接收和平衡发送。采用MAX285芯片来实现将TTL电平
