基于CAN总线的温度/酸度监测系统的设计与实现

摘? 要：近年来，现场总线以其全开放、全分散、全数字化，集计算机、通信、控制技术于一体而已成为当今自动化领域技术发展的热点，在各种工业生产过程中得到了越来越广泛的应用。它能对工业生产过程中的各个参数进行测量、信号转换、控制和显示，把多个测量控制仪表或计算机作为网络节点，并通过双绞线、通讯电缆等传输媒介进行信息的高速双向传输，构成一个全数字化、全开放、多点测试和可靠通信的智能化工业控制网络。 基于CAN总线的温度/酸度监控系统由MCS-51单片机系列、键盘、TFT液晶显示器、DS12C887S时钟芯片和CAN总线接口几个部分构成。负责接收、处理、实时记录及显示各种数据信号，完成声光报警。它带有液晶显示器，可自动显示日期、温度、PH值其它信号。接有触摸键盘，可输入数据、密码和命令。 关键词：CAN总线，MCS-51单片机，DS12C887S时钟芯片，温度/酸度监控系统 设计方案 整个系统的设计包括： （1）传感器:的选择和设计（不需要） （2）模拟数字转换电路的设计 （4）单片机控制电路的设计 （5）液晶显示电路的设计 （6）日历时钟电路的设计 （7）CAN总线接口电路的设计 （8）复位电路的设计 （9）时钟电路的设计 （10）辅助控制电路的设计 依次将各部分分系统硬件设计（原理图）和软件调试，最后将写好程序的AT89C2051 CPU插入实验面板的CPU位置，逐步完成系统的制作调试。 3.3 系统设计所选用的器件介绍： （1）MCS-51系列处理器单元（选用AT89C51） 51单片机内部有一个CPU用来运算、控制,有四个并行I/O口,分别是P0、P1、P2、P3,有ROM,用来存放程序,有RAM,用来存放中间结果,此外还有定时/计数器,串行I/O口,中断系统,以及一个内部的时钟电路.在一个51单片机的内部包含了这么多的东西.对并行I/O口的读写只要将数据送入到相应I/O口的锁存器就可以了,在单片机中有一些独立的存储单是用来控制这些定时/计数器、串行I/O口器件的,被称之为特殊功能寄存器（SFR）。 （2）模拟数字转换电路的设计（选用AD0809） ADC0809是一个8位模拟数字转换器件,其中IN0～IN7一共8个输入通道,但每次只能用其中的一个,通道的选择由ADD_A、ADD_B、 ADD_C三根地址信号控制，本系统我们选用IN_0和IN_0，因为用到了两个通道，所以只要一根地址线ADD_C就可以区别IN_0和IN_0，其他的线接地。2_1—2_8是8位输出，接入单片机的AT89C2051的P1.0—P1.7引脚，其中的2_8是低位应接P1.0，2_1是高位应接P1.7。 ?引脚10是时钟输入端， ?引脚6、22是开始采样端， ?引脚9是使能端， ?注意如果传感器输出电压U0范围不在0—5V之间的，在传感器与ADC0809之间必须插入一个转换电路以实现电压范围的匹配。 （3）日历时钟电路的设计（选用DS12C887） 日历时钟向系统提供日期信息，存档时把日期和温湿度数据一起存储。另外也可分 析温湿度变化和日期的关系。该模块内部有专门的接口电路，从而人人简化与微处理器的接口。其主要特点： l? 具有完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能，可选择12小时制或24小时制计时，AM，PM，星期特性和闰年白动补偿功能。 l? 内部有14个时钟控制器，包括10个时标寄存器，4个状态寄存器和114字节掉电护用的低功耗RAM。 l? 时标可选择二进制或BCD码表示。DS12C887在初始化之后即开始连续工作。它内部有电池，掉电后可继续is作。它本身有地址锁存功能，无需外接地址锁存器。在ALE的一个跳沿把PO口送出的地址信息锁存，在WR或RD信号有效时把数据写入相应地址，或从相应地址取出数据放到数据总线上。 （4）CAN总线接口（选用SJA1000+ PCA82C200） 总线收发器PCA82C200是一种I/O设备基于内存编址的微控制器。该设备的独立操作是通过像RAM一样的片内寄存器修正来实现的，它只支持标准的信息帧格式。PCA82C200的地址区包括控制段和信息缓冲区控制段。在初始化载入时可被编程来配置通信参数(例如，位时序)。微控制器也是通过这个段来控制CAN总线上通信的。PCA82C200有2种工作模式：复位模式和工作模式。在复位模式下可以对接收代码、接收屏蔽、总线时序寄存器0和1以及输出控制寄存器 进行设置。一般在CAN初始化时完成对以上寄存器的设置，当CAN进入工作模式后，它们的值就不再变化。在工作模式下可进行数据的发送和接收。特别要注意的是当硬件复位或控制器掉线时会自动进入复位模式，这样就不能进行正常的CAN通信，这就要求对复位进行监控。当发生硬件复位或控制器掉线而进入复位模式时，就要求把复位位置为0进入工作模式，这样CAN就能正常地发送和接收了。 ?? ?CAN总线控制器采用SJA1000。