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[完整版]基于CAN总线的温度检测系统毕业论文毕业设计（论文）材料之二（1）毕业设计（论文）专业：题目：基于CAN总线的温度检测系统作者姓名：导师及职称：导师所在单位：2021年 6 月 16 日- 1 -本科毕业设计（论文）任务书2021 届专业学生姓名：Ⅰ 毕业设计（论文）题目中文：基于CAN总线的温度检测系统英文：The Temperature Monitor System Based on CAN BusⅡ 原始资料[1] 李华，MCS-51系列单片机实用接口技术[M]，北京航空航天大学出版社，1998[2] 胡汉才，单片机原理及接口技术[M]，北京：清华大学出版社，1996 [3 ] 王树勋，王朝玉，张新发MCS－51单片微型计算机原理与开发[M] 北京：机械工业出版社,1989[4 ] 张凤登现场总线技术与应用[M]，北京:科学出版社 2021[5 ] 饶云涛，邹继军，郑勇芸现场总线CAN原理与应用技术[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2021．6[6 ] 程希明，CAN现场总线数据采集系统设计方案[J] 自动化仪表，2021：21-25Ⅲ 毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义由于CAN总线具有多主方式工作、非破坏总线仲裁、直接通讯距离远、通信介质灵活、性价比高等特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而扩展到了机械工业、纺织机械、农业机械、机器人、数控机床、家用电器等领域发展。
CAN已经形成了国际标准，并已被公认为集中最有前途的现场总线之一。
对于CAN总线的开发具有重要的现实意义。
2、本课题研究的主要内容：此次毕业设计研究的内容是基于CAN总线的温度检测系统利用AT89S51单片机、SJA1000CAN控制器设计开发基于智能节点的CAN网络，实时监测各个节点状态并发送状态信息。
3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）原理图及主程序；（3）一篇引用的外文文献及其译文；（4）10篇主要参考文献的题录及摘要。
控制系统综合设计基于组态的CAN总线温度控制系统设计专业自动化学生姓名张帅班级B自动化082学号0810603201完成日期2012.01盐城工学院电气学院目录1 概述 (1)1.1 温度控制的发展状况 (1)1.2 温度控制完成的功能 (1)2 方案设计 (2)2.1 iCAN-6202模块简介 (2)2.2 热电偶 (3)2.3 iCAN-2404模块 (6)2.4 CAN接口卡 (8)3 CAN总线技术基础与温度控制系统的基本原理 (9)4 基于MCGS的HMI设计 (11)4.1 人机界面 (12)4.2 人机界面产品的组成及工作原理 (12)4.3 人机界面产品的特点 (12)5 人机界面设计 (13)6 心得体会 (15)7 参考文献 (16)基于组态的CAN总线温度控制系统设计1概述温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。
很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于加热的电烤箱，用于融化金属的坩埚电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制步进具有控制方便、简单、灵活性大的特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。
因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。
本温度设计以CAN总线为基础，采用iCAN模块采集和控制信号。
iCAN模块集成了转换电路、单片机、CAN控制器、CAN接发器等，其中转换电路包括I/V(V/I)电路，ADC(DAC)。
CAN模块的采用，大大地使接线简单化。
1.1 温度控制的发展状况随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。
针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。
文章编号：1001．9944(2009)10-．0030—04基于C A N总线的镀锌池温度测控系统王宝珠，林永峰，常秀颖，杨永(河北工业大学信息工程学院，天津300401)摘要：通过对镀锌池温度技术指标进行分析．设计基于C A N总线的镀锌池温度远程测控系统：本系统微控制器采用A TM EL公司的A T89S52单片机．利用K型热电偶进行温度信号采集：利用具有冷端补偿的单片K型热电偶放大器与数字转换器M A X6675进行温度信号调理：通过模糊PI D参数自整定方法进行温度控制。
系统利用C A N总线实现数据的远程传输并通过串口与上位机进行通信．实现对被测对象的温度进行远程监视和控制。
实际测试表明．系统完全满足精度及可靠性等方面要求。
关键词：镀锌池；CA N总线；温度；热电偶；模糊P I D中图分类号：T P273文献标志码：AD esi gn of G al vani zed B at h T em per at ur e R e m ot e M ea sur e m e nt and C ont r ol Sys t emW A N G B ao—zh u，L I N Y ong-f e ng，C H A N G X i u—yi n g，Y A N G Y ong(School of I nf or m at i o n E n gi n eer i ng。
H ebe i U ni vers i t y of T e chnol ogy，Ti anj i n300401，Chi na)A bs t r a ct：By anal yzi n g t echni cal i ndex of gal vani zed bat h’S t em p er at ur e．t hi s pap er desi gn s a r em ot e m ea sur em ent a nd cont r ol sys t em of t he gal va ni zed bat h’8t em per a t ur e ba sed on t he C A N bus．T hi s sys t em us es A T M E L7S m i cr ocont r ol l er A T89S52s i n gl e chi p，a nd u s e K-t ype t h er m oc oup l e t o gat her t em per at u r e si gnal．Tem per at ur e s i gn al condi t i oni ng us es M A X6675w hi ch i s a K—t h er m o cou pl e am pl i f i er w i t h col d j uncti on co m pe nsa t i o n a nd digi tal con ver t er．T em per at u r e i s cont r o l l ed w i t h t he s el f-tur ni ng m e t hod of f uzzy PI D par am et er s．T hi s syst em c an u s e C A N bus t o ach i eve t he r em ot e t r ans m i s s i on of dat a w hi ch c an be t r ans m i t t ed t o t he ho s t co m pu t e r t hr ough t he se r i al po r t，and als o c a n r eal i ze t he f unct i on of t he r em ot e m oni t or i ng a nd contr ol l i ng t he t em per a t ur e of t he m e asur L M]obj ect．T he actual t e s t s how t ha t t he syst em com pl et e l y m ee t s t he ac cur ac y a nd r el ia bil it y r equ i r em ents．K e y w or ds：ga l vani z ed bat h；C A N bu s；t em p er at ur e；t h er m oeou pl e；f uzzy PI D在镀锌过程中，锌锅内锌液温度的高低、均匀性和稳定性都直接影响镀锌产品的质量、锌耗、电耗和生产效率．对企业的影响非常大．因此有必要对温度测控进行深入细致的研究。
基于CAN总线的温度控制系统前言CAN (Controller Area Network) 总线又称控制器局域网是Bosch 公司, 在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环境监控等众多领域CAN, 已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。
总线规范已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。
用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN 总线极高的可靠性从而使应用层通信协议得以大大简化。
CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。
ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。
物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。
控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。
CAN 网络可以采用多主方式工作。
它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。
它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其它的操作不受影响。
虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工控机中,用的最多的还是ISA总线。
ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频率为8MHz,数据传输速率可达到16MB／s,地址总线有24条,可寻址16MB 的地址单元,其总线信号分为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时钟线。
控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。
是德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。
由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。
由于CAN总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。
因此，CAN总线己经在工业控制、汽车业、航空业、安全防护等领域中得到了广泛应用。
现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、直接与所有受控节点串行相连的通信网络。
受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对信号的干扰往往是多方面的，这就要求控制必须是实时性很强。
CAN控制器SJA1000的地址数据总线是分时复用的,它通过ALE信号的下降沿可锁存总线上的地址信号;ISA总线上的数据总线和地址是单独提供的, 其不能直接和SJA1000的地址数据总线相连。
此设计利用地址译码电路来对地址信号线进行译码,从而为CAN适配卡分配出一定的端口地址。
然后利用74HC373芯片的数据锁存功能锁存第一次I／O操作中通过ISA数据总线传送的数据信号,以便作为访问CAN控制器SJA1000中寄存器的地址信号,最后在第二次I／O操作中完成对SJA1000中相应地址寄存器的读写操作。
其它现场总线较差，这也是目前CAN总线在众多领域被广泛采用的原因。
节点是网络上信息的接CAN总线与其它几种现场总线比较而言是最容易实现价格最为低廉的的一种，但其性能并不比收和发送站，由微处理器和可编程的CAN 控制芯片组成的就是所谓智能节点。
它们有两者合二为一的如芯片P8XC592，也有如此文介绍的独立的通信控制芯片与单片机接口。
其后者的优点是比较灵活。
DALLAS的最新单线数字温度传感器DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济，DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器。
一线总线独特且经济的特点，用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器与DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10°C～+85°C范围内,精度为±0.5°C。
DS1822的精度较差为± 2°C。
现场温度是直接以"一线总线"的数字方式传输，这样大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：设备或过程控制、环境控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同的是新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更方便、灵活。
且新一代产品更便宜，体积更小。
DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。
可选用更小的封装方式，更宽的电压适用范围。
分辨率的设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的！其性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。
省略了存储用户定义分辨率参数和报警温度的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。
DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。
DS18B20和DS1822使特性、电压及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
1 总体设计1.1 课题背景随着科学技术的飞速发展，过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。
19世纪60年代出现的基于5－13psi的气动信号标准，标志着控制理论初步形成，20世纪50年代，随着基于4－20mA或0－10mA的电流模拟信号的模拟过程控制体系被提出被得到广泛的应用，标志着电气自动控制时代的到来，20世纪70年代，随着数字计算机的介入，产生了“集中控制”的中央控制计算机系统，不久后伴随着“集中控制”的北人们发现，该系统存在着可靠性低、易失控等缺点，很快就将其发展为分布式控制系统；随着快速发展的微处理器被广泛的应用，数字化通信网络被延伸到工业过程现场成为可能，也就产生了以微处理器为核心，使用集成电路代替常规电子线路，实施信息采集、处理、显示、传输以及优化控制等功能的智能设备。
设备之间彼此控制、通信，在精度、可靠性以及可维护性、可操作性等都有更高的要求。
因此，现场总线的产生成为了必然。
现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、直接与所有受控节点串行相连的通信网络。
受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对信号的干扰往往是多方面的，这就要求控制必须是实时性很强。
在20世纪80年代初，工程人员开始讨论现有的总线系统运用于轿车的可能性。
1986年2月在SAE大会上，博世公司提出了CAN，称为“Automotive SerialController Area Network”。
而今几乎在欧洲诞生的每一辆新轿车都装配有一个或多个CAN 网络系统。
CAN网络系统也应用在了从火车到轮船等其他类型的运输工具上，以及工业控制方面。
仅1999年，就有近六千万个CAN控制器投入使用，2000年这个数字达到一亿。
1.2 开发意义由于CAN总线具有多主方式工作、非破坏总线仲裁、直接通讯距离远、通信介质灵活、性价比高等特点，它的应用范围现在已不再局限于汽车行业，而已经扩展到了机械工业、农业机械、纺织机械、数控机床、机器人、家用电器等行业领域。
CAN总线已经形成了国际标准，并且被公认为其中最有前途的现场总线之一。
对于CAN总线的开发具有重要的现实意义。
1.3 课题完成功能利用P89C51单片机、和SJA1000CAN控制器设计开发智能温度节点，实时上传测量的温度并显示，接收命令来控制温度。
2 系统硬件设计2.1 系统总图图2.1-1 系统总图2.2 硬件电路图[5]、[7]、[8]、[12]本文中所设计的CAN总线系统智能节点是以89C51作为节点的微处理器在CAN总线通信接口中采用PHILIPS公司的SJA1000和隔离CAN收发器模块。
SJA1000是独立CAN, CTM系列模块是集成电气隔离、电源隔离、CAN收发器，CAN 总线保护于一体的隔离CAN收发器模块。
如图所示，CAN总线系统智能节点硬件电路主要由四部分所构成微控制器89C51，独立CAN 通信控制器SJA1000 CAN，隔离CAN收发器模块和DS18B20数字温度传感器。
89C51负责SJA1000的初始化且通过控制SJA1000实现数据的发送和接收等通信任务。
SJA1000的AD0A～D7连接到89C51的P0口，CS接高，CPU通过这些地址可对SJA1000执行相应的读写操作。
SJA1000的INT接89C51的INT0 ，89C51也可通过中断方式访问SJA1000。
89C51的P3.0接LED，作为继电器的状态显示。
P3.1接继电器，控制电阻丝的通断，来控温。
89C51的P0为数码管的断码，P2为位码。
显示实时测量温度和控温点，各为两位数。
CTM系列模块是集成电气隔离、电源隔离、CAN收发器，CAN总线保护于一体的隔离CAN收发器模块，该模块RXD、TXD引脚兼容+3.3V、及+5V的CAN控制器，不需要外接其他元器件，直接将+3.3V或+5V的CAN控制器发送、接收引脚与CTM模块的发送、接收引脚相连接.图2.2-1 硬件电路图3 系统各模块介绍3.1 P89C51单片机[1] 、[2]、[6]、[9]P89C51是PHILIPS半导体公司生产的低电压、高性能CMOS、8位单片机，片内含有4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器(ROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM ),器件采用PHILIPS半导体公司的高密度、非易失性存储技术生产，它兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大的P89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，灵活应用于各种控制领域。
3.1.1 功能特性概述P89C51提供4k字节Flash闪速存储器、128字节内RAM，它有32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，P89C51可降至OHz的静态逻辑操作，并且支持两种软件可选的节电工作模式。
其空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。
在掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
