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一種基于CAN總線的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計論文
摘要：
根據(jù)溫度控制系統(tǒng)的需要，本文設(shè)計了一種基于CAN總線的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)觀測節(jié)點采用80C552單片機作為主控制器，控制并處理采集到的溫度數(shù)據(jù)，并通過CAN控制器SJA1000將數(shù)據(jù)送至上位機。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，便于擴展及維護。
關(guān)鍵詞：CAN總線80C552SJA1000溫度控制系統(tǒng)
溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一，隨著微機和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微機測控技術(shù)在溫度測量與控制中廣泛使用，該控制簡單方便，測量精度高，測量范圍廣。
由于CAN總線廣泛應(yīng)用于從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)控制系統(tǒng)中的各檢測和執(zhí)行機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信。所以本文設(shè)計了一種基于CAN總線的溫度測量和控制裝置，能夠?qū)訜釥t中的溫度進行測量，并根據(jù)溫度設(shè)定值給出的調(diào)節(jié)量，驅(qū)動控制電路，對爐溫進行控制。
1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。
基于CAN總線的溫度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該系統(tǒng)中，被控對象是加熱爐，被控參數(shù)是加熱爐內(nèi)的爐溫，該系統(tǒng)主要由上位機和各個CAN總線智能測控節(jié)點組成，上位機主要采用傳統(tǒng)的PC機，并通過CAN總線智能適配卡PCCAN與分布在CAN總線上的各個智能測控節(jié)點進行通信，并接受下位機采集的數(shù)據(jù)，下位機主要是采集各個測控節(jié)點觀測加熱爐內(nèi)的溫度參數(shù)。
2、CAN總線智能測控節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)。
下位機的CAN總線智能觀測節(jié)點在系統(tǒng)中主要作用是對現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)進行采集和控制以及與CAN總線進行通信。
下位機CAN智能觀測節(jié)點采用Philips公司生產(chǎn)的80C51系列單片機80C552作為主控制器，該控制器以80C51為內(nèi)核，指令系統(tǒng)與MCS—51系列單片機完全兼容。使用80C552控制器進行設(shè)計，可以簡化硬件裝置，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性顯著提高。通信接口部分采用Philips公司生產(chǎn)的CAN通信控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動器PCA82C250，實現(xiàn)與CAN總線的數(shù)據(jù)通信。
3、CAN通信接口硬件電路設(shè)計。
CAN總線控制器SJA1000由微控制器80C552通過P0口的8位地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線和讀寫控制信號進行控制。SJA1000的中斷請求信號INT接80C552的外部中斷輸入INT0，CAN總線控制器可以通過中斷方式與微控制器進行數(shù)據(jù)傳輸。
SJA1000的片選信號CS由微控制器80C552的P2。1提供，在訪問SJA1000時，只要P2。1引腳輸出低電平即可。SJA1000的Tx0和Rx0與82C250的TxD和RxD相連，82C250的CANH和CANL引腳各自提供一個5Ω電阻與CAN總線相連，起限流電阻作用，保護82C250免受過流沖擊。另外兩根CAN總線輸入端和地之間分別接一個防雷二極管，CAN總線兩端接有120Ω電阻，起匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性。
4、系統(tǒng)軟件設(shè)計。
系統(tǒng)軟件設(shè)計包括智能測控節(jié)點軟件設(shè)計和測控節(jié)點與上位機通信設(shè)計兩部分。
�。�1）智能測控節(jié)點的軟件設(shè)計。
測控節(jié)點軟件設(shè)計包括三大部分：80C552單片機與CAN總線初始化、溫度數(shù)據(jù)采集與處理及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。設(shè)計中采用模塊化設(shè)計思路。
80C552單片機初始化包括I/O口初始化、A/D轉(zhuǎn)換初始化和為傳感器接口分配合適的存儲單元，SJA1000初始化包括主要是設(shè)置CAN的通信參數(shù)：波特率、發(fā)送通道、接收通道、標識符碼等信息。
初始化結(jié)束之后，80C552單片機開始啟動數(shù)據(jù)采集通道，調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序及數(shù)據(jù)采集與處理子程序，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后單片機將數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)存儲區(qū)，同時送往LCD進行顯示，當單片機接收到上位機要求發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，啟動發(fā)送子程序，將數(shù)據(jù)傳送至上位機。
（2）上位機與智能測控節(jié)點的通信設(shè)計。
上位機與80C552單片機之間的通信設(shè)計主要有：通信協(xié)議的設(shè)定、SJA1000初始化及報文的發(fā)送與接收，SJA1000初始化已經(jīng)在80C552單片機初始化階段完成，根據(jù)所設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)需要，報文格式采用標準幀格式。
發(fā)送子程序過程如下：發(fā)送子程序?qū)?shù)據(jù)存儲區(qū)待發(fā)送的數(shù)據(jù)取出，加上標識符等信息，組成信息幀，待發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)清空后，將信息幀發(fā)送至SJA1000的發(fā)送緩沖區(qū)。在接收到上位機發(fā)送的控制命令后，啟動發(fā)送子程序，將信息數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
相反，接收過程如下：信息從CAN總線送至SJA1000的接收緩沖區(qū)，接收程序從接收緩沖區(qū)讀取信息，并將其存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，接收方式采用中斷接收。
5、結(jié)語。
本文主要介紹了一種基于CAN總線的溫度控制系統(tǒng)，重點介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計方案及CAN總線通信系統(tǒng)，采集的溫度數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送至上位機，方便后期的數(shù)據(jù)分析，上位機通過軟件查詢方式，可以實現(xiàn)CAN總線接口的即插即用，使多個溫度測控節(jié)點構(gòu)成一個完整的控制系統(tǒng)，降低了成本，同時方便于后期性能的擴展和系統(tǒng)維護。
參考文獻：
[1] 江志紅。51單片機技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選[M]。北京：清華大學(xué)出版社，2008：355—378。
[2] 鄔寬明。CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.20—34。
[3] 葉小嶺，楊大紅，周金蘭�；贑AN總線的自動氣象觀測系統(tǒng)設(shè)計[J]。自動化與儀表，2009，24（9）：19—21，49。
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