基于CAN总线的多点温度采集系统设计

基于CAN总线的分布式多点实时红外测温系统作者：赵旭李丹来源：《山东工业技术》2015年第05期摘要：CAN总线是一种串行通信网络，它具有分布式、实时控制等优点，本文设计了一种基于CAN总线的分布式多点实时红外测温系统，该系统以单片机为控制核心，DS18B20为温度传感器，LCD作为主控设备。

实验表明，该系统能够独立、分布式及实时进行温度测控，达到了预期效果。

关键词：CAN总线；分布式；实时1 引言现代工业生产过程要求分时、分地及实时对温度进行精确控制，而CAN总线，本质为一类多主方式的串行通讯总线[1]，其协议简单、具有良好的实时性及抗干扰、自动进行错误检测、性价比高等优点使其广泛应用于各类工业生产中[2-3]。

同时，红外测温具有分辨率高、非接触式、响应速率快等优点。

本系统利用单片机为控制核心，DS18B20为温度传感器，LCD 作为主控设备构建的测温系统，能够独立、分布式及实时进行温度测控，具有广阔的应用价值。

2 系统硬件设计该系统硬件系统主要由三部分组成：主控设备（一个）、现场设备（三个）及计算机，总体结构框图1如下：该系统硬件电路设计包含温度测量电路、CAN总线通讯节点电路、串口通讯电路、数码管显示电路及液晶接口电路五部分。

系统以DS18B20作为测温模块，由CAN控制器及驱动器、微控制器、LCD、LED、键盘等几部分构成，如图2所示。

3 系统软件设计该系统软件设计主要由温度采样系统、CAN通讯节点系统、LCD显示及串口发送接收系统三部分组成。

软件系统结构框图，如图3。

3.1 温度采样系统软件设计温度测量部分在系统软件设计的主程序中不断循环，具体操作包含读写温度预警数据，数据的处理及码制转换等。

这里需注意，在处理DS18B20时：每次读写数据之前需进行复位；在复位成功之后立马发送ROM指令，以发送RAM指令作为结束。

3.2 CAN通讯节点软件设计CAN接口通讯节点软件主要包括三个部分：CAN初始化，数据发送及接收。

基于CAN总线的多点温度监测系统在经济高速发展的今天，温度的监测和控制已经成为一个重要的方面。

多点温度的检测也变的相当重要，并且应用于各个领域。

本论文设计了一种基于CAN总线的多点温度监测系统，能够对各个地方的温度进行监控并做出相应的处理。

而且CAN是控制器局域网络是一种国际上应用最广泛的现场总线，具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低、结构简单等优点。

标签：can总线；多点温度；监控系统；控制器局域网络1.研究背景1.1 研究背景及意义。

在快速发展的当今社会，不管在工业或是农业和日常的生活中，温度的监测和控制已经成为一个重要的方面。

多点温度的检测也变的相当重要，并且应用于各个领域；空调系统的温度检测和电讯设备过热故障的预知检测，各种交通运输工具内部工作温度的检测，医疗的温度测试，粮仓和楼寓温度的检测。

可见温度监测系统已经完全融入到我们的日常生活中了，并且有着十分广泛的应用。

本文中设计用一台上位机（由LabVIEW编写），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成三点温度测量检测系统。

此系统采用CAN总线通讯，在比较各种总线的优缺点之后决定使用最广泛和可靠性最高的CAN总线进行数据的传送，将各个温度采集节点挂接在CAN总线上，经过CAN总线传送到主控节点，送回主控机进行数据处理，并显示出各个点的温度值，使管理人员做出相应的处理。

采用CAN通信，CAN总线具有极高的可靠性、独特灵活的设计和低廉的价格，CAN总线上的节点是网络上的数据接收和发送站，智能节点能够通过编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。

它主要是由STM32F103ZET6单片机和TJA105收发器构成。

CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，取而代之对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

基于can总线的温度采集与显示系统作者：程锦来源：《硅谷》2012年第06期摘要：介绍基于CAN总线的智能温度传感器DS10B20的设计。

系统以单片机AT89S51作为处理器，DS10B20数字温度采集器采集温度数据。

单片机接收并处理数据，LED数码管分时显示温度值。

通过外扩的CAN总线控制器SJA1000和报文收发器PCA82C250，该控制器可直接作为CAN总线的一个从结点工作。

关键词： CAN总线；温度采集；显示系统中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0320031－011 硬件设计1.1 硬件技术方案。

系统主要包括五大模块：通信、CAN总线控制、智能节点、显示。

其中通信模块采用的是CAN总线通讯，CAN总线的控制模块主要由SJA1000控制器，82C250接发器组成，此外还有用于隔离的6N137光电耦合器；主控制器采用AT89C51芯片；温度采集部分采用温度传感器DS18B20；显示部分采用数码显示管。

1.2 设计思想。

系统采用主从分布的思想，系统上位机为人机交互界面，本文主要研究下位机的智能节点部分，主要由单片机及其外围电路组成。

下图中所给出的是一个节点的示意图。

图1是CAN总线与单片机的温度检测系统连接图。

上位机部分CAN适配卡与上位机通过PCI总线通信。

上位机与单片机通过通讯接口传输信息。

CAN总线通讯控制模块控制单片机。

下位机智能节点模块，温度传感器将输出信号传输给单片机，经信号处理电路变成0-5V直流信号，并且将直流信号送入单片机进行数据分析和处理。

图1系统结构图1.3 CAN总线通讯设计。

89C51作为CAN总线系统智能节点的微处理器，在CAN总线通信接口中采用的是PHILIPS公司的SJA1000和82C250芯片。

SJA1000是CAN通信控制器，82C250是CAN总线的收发器。

为了使总线上各个CAN节点之间实现隔离，SJA1000与P82C250之间要通过高速光电耦合器6N137相连。

CAN总线多点温度采集节点硬件设计【摘要】随着科学技术的发展，温度监控系统的应用越来越广泛，本文阐述了一种基于CAN总线的多点温度采集系统，可以实现温度实时监测，该系统能应用于工农业生产的诸多场合。

系统以AT89C52单片机为微处理器，外接数字式温度传感器DS18B20获得现场环境的温度信号。

通过CAN总线控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250将数据发送到CAN总线上，从而实现对温度的采集。

【关键词】CAN总线；节点；温度采集0 概述现场总线是安装在生产制造过程中的装置与控制室内的控制装置之间的一种数字式、串行、多点通信的数据线。

应用现场总线技术不仅可以降低系统的布线成本，还具有设计简单、调试方便等优点。

同时，由于现场总线本身还提供了灵活且功能强大的协议，这就使得用户对系统配置，设备选型具有强大的自主权，可以任意的将多种功能模块组合起来扩充系统的功能。

在众多的现场工业总线中。

随着温度控制技术在各个领域得到广泛地推广和应用，相关行业对温度控制技术的要求与日俱增。

目前市场上也有一些温度控制系统，但是这些系统在传送数据时实时性能实现的不是很好，而CAN总线的实时性强、成本低，而且还具备可靠性高、抗干扰强等特点。

综合多方面因素考虑，我们能够利用CAN总线的特点和优势设计温度控制系统。

1 设计方案1.1 系统功能要求系统能够接受数字式温度传感器DS18B20的温度信号，将温度信号传给单片机，完成单片机最小系统设计，并把此系统作为CAN的节点，节点的硬件包括AT89C52单片机、CAN总线驱动器PCA82C250、CAN总线控制器SJA1000、单片机的时钟和复位电路。

主要研究基于AT89C52单片机与DS18B20数字温度传感器的多点温度测量系统。

完成数字式温度传感器与CAN总线节点的接口设计及电路设计，实现具有数字式串行温度采集功能的CAN总线节点的硬件设计。

应用CAN总线控制器SJA1000及其总线收发器的工作原理，完成数字式温度传感器与CAN总线节点的接口设计。

基于PIC18F4580的CAN总线多点温度采集系统设计苗曙光;李淮江;李峥;赵小敏;杨一军【摘要】以PIC18F4580单片机为核心，设计一种基于CAN总线的多点温度采集系统．CAN总线的多点温度采集系统利用CAN总线将各温度采集模块与上位机连接起来，实现多点温度采集功能．系统功能灵活，可靠性高，可用于需要进行现场多点温度采集的场合．【期刊名称】《牡丹江师范学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】2页(P19-20)【关键词】CAN总线;PIC18F4580;温度采集;组网【作者】苗曙光;李淮江;李峥;赵小敏;杨一军【作者单位】淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000;淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000;淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000;淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000;淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000【正文语种】中文【中图分类】O59基于CAN总线技术的温度采集系统依赖CAN总线技术，具有传输距离远，组网方式灵活，抗干扰能力强等优点.[1]本文提出一种基于CAN总线的温度采集系统，利用现场总线CAN-Bus技术和数字温度传感器DS18B20，以总线方式进行组网，通过CAN232协议转换器和上位机PC进行通信.1 系统硬件设计1.1 总体设计思路CAN总线温度采集网络结构如图1所示.系统包括温度采集节点、CAN232节点和上位机软件.温度采集器负责采集温度数据，通过CAN总线，传输到CAN232协议转换器，通过RS232口和上位机软件进行通信，从而实现对温度的实时动态采集.温度采集节点由以下几个部分组成：带有CAN总线接口的单片机PIC18F4580、数字温度传感器DS18B20、显示模块、电源模块等.[2]图1 CAN总线温度采集网络结构1.2 微控制器和CAN通信单元设计系统采用内部集成CAN控制器单元的PIC18F4580系列作为控制核心单元，和其他单片机相比，该单片机集成度高，不需要外扩CAN控制器，性价比高；内置CAN总线模块，符合国际标准ISO CAN，高达1Mbps的通信速率，与CAN2.0B版本一致，有优越的错误处理性能.[3]CAN收发器单元采用高速的CAN收发器TJA1050.TJA1050是控制器区域网络（CAN）协议控制器和物理总线之间的接口.控制器和CAN通信单元电路如图2所示.图2 控制器和CAN单元电路图1.3 温度传感器模块设计温度传感器选择的是数字温度传感器DS18S20.电路连接仅需一条数据线，通过10K上拉电阻，接到PIC18F4580的RB4管脚，对于每一个DS18S20，在其内部ROM中具有唯一的64位序列号，因此多个传感器可以同时接于数据总线，构成分布式多点温度测控系统.1.4 CAN232协议转换器设计CAN232协议转换器是计算机和CAN总线的通信桥梁.本文通过RS232口实现和CAN数据的交换，CAN模块电路的设计和温度采集节点相同，只需要在温度节点基础上增加一个RS232单元电路即可，RS232电路主要通过MAX232芯片设计完成.[4]2 系统软件设计系统软件主要完成传感器温度数据的采集、处理、显示以及通过CAN总线模块传输，[5]程序流程如图3所示.图3 温度采集发送流程图3 系统测试图4是三个温度采集节点实时采集的温度数据，通过CAN232传输到上位机的测试界面.串口波特率是4 800，十六进制发送，十六进制接收，CAN总线的波特率设置为10kbps，系统具有温度实时显示和查询功能.图4 系统运行界面从系统运行界面中可以看到，1号、2号和3号节点采集节点的温度都是27℃，测试环境选择在实验室，温度节点之间的距离比较近，所以实测温度相同，作为对照，此时用标准温度计测量的温度为26.5℃，误差为0.5℃.实验结果表明，设计能够满足温度测量精度的要求.4 结语系统采用内部集成CAN控制器的单片机，结合数字温度传感器DS18B20设计的一款基于现场总线温度的采集网络，具有卓越的低功耗、集成度高、体积小、抗干扰能力强、传输距离远等特点.实验测试结果表明，该温度采集网络不仅能够更方便地获取通信数据，且能把数据通过CAN总线发送到PC机，具有实时显示温度和动态查询功能，在工农业温度监控，煤矿井下温度监控方面具有重要的应用价值.参考文献【相关文献】[1]邬宽明.现场总线技术应用选编[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003：50-55.[2]孙培民，孙鑫.基于单片机的通信系统[J].牡丹江师范学院学报：自然科学版，2009（3）：29-30.[3]刘和平.PIC18Fxxx单片机原理及接口程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006：1-20.[4]饶运涛.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，2003：100-120.[5]李峥，苗曙光，陈得宝，等.单片机指令系统中绝对调用指令的地址范围分析[J].牡丹江师范学院学报：自然科学版，2013（1）：16-17.。

【摘要】随着科学技术的发展，为提供农作物生长的最佳环境，大棚种植也成为现代农业种植中必要可行的一种方式。

在温室大棚中的温度实时监测与控制却成为为一个难题。

因此基于CAN总线的主要优点，再从CAN总线的可靠性，它的优越性以及低成本出发，采用基于CAN总线多点温度采集系统的设计，该系统采用非破坏性总线仲裁技术具有实时性高，精度高，灵活性强能够及时信息的测控。

本课题是采用一种基于CAN总线的多点温度采集系统。

论文根据系统的要求完成了整体的方案设计和系统选型。

该方案是利用温度传感器PT100将温室大棚内温度的变化，经放大电路送入含A/D转换器的单片机的采集模块完成A/D转换，在通过CAN收发器将信号传至住监视器。

再经过液晶显示器进行数据显示。

CAN总线通信模块是本次设计中的核心技术，它负责系统中主控器和执行器之间的数据通信。

经过试验验证表明该系统可靠性好、精度高、结果简单、成本低在使用范围可代替传统的测温系统的不足。

【关键词】CAN总线微控制器传感器Pt100 液晶显示器。

Design of multi-spot temperature gathering system based on CANbus【Abstract】With the development of science and technology, to provide the best environment for crop growth, greenhouse cultivation has become an essential of modern farming viable way. The temperature in greenhouse real-time monitoring and control has become a problem. Therefore, the main advantages based on CAN bus, CAN bus, and from the reliability, technological superiority of the system operation and low cost starting point based on CAN bus multi-temperature collection system design, system technology using non-destructive real-time bus arbitration high, high precision, flexibility and timely information to the monitoring and control.This issue is based on CAN bus using a multi-point temperature acquisition system. System requirements thesis completed under the overall program design and system selection. The program is the use of the greenhouse temperature sensor PT100 temperature changes, the amplifier circuit into with A / D converter module to complete the acquisition of SCM A / D converter, CAN transceiver through the signal transmitted live monitor. Data for another LCD display. CAN bus communication module is the core of this design technique, which is responsible for the system and implementation of master data communication between devices.Tested to verify that the system reliability, high accuracy, the results of simple, low cost alternative to the use of conventional temperature measurement system deficiencies.【Keywords】The can bus MCU sensor Pt100 LCD monitors。

基于CAN总线的多路温度采集系统的设计学生姓名：朱广东指导教师：黄震梁浙江树人大学信息科技学院电子信息工程114班摘要以嵌入式处理器为核心，总结CAN总线通信技术，设计一套由一个主机，两个从机组成了温度采集的系统，两个从机使用Pt100温度传感器来采集各自部分的温度值，通过CAN 总线将两个从机的温度数据传输给主机，主机接收到从机数据，并将各个从机的温度值显示在LCD液晶屏上。

关键词：温度采集；ARM7；CAN总线；1引言1.1CAN总线研究背景与意义在现代化的工业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。

例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。

尽管温度控制很重要，但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难．采用CAN总线对温度迸行控制，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被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

控制器局部网(CAN—CONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能，现己广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。

CAN总线从形成并应用于汽车工业至今，其突出的特点和优异的性能使它的应用范围不断的扩大。

目前在机械工业、纺织工业、机器人、医疗器械、传感器、智能小区管理和家用电器等领域都得到了应用和发展。

而且CAN也是目前为止唯一具有国际标准的现场总线，因此CAN具有广阔的前景。

CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。

概括起来有下列一些突出的特点：1．CAN总线为多主工作方式，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不是传统的主从方式。

基于CAN 总线的智能型温湿度采集系统设计刘　洋,金太东(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院　辽宁抚顺　113001)摘　要:设计一种基于CA N 总线的智能型温湿度数据在线采集系统。

该系统主要由两大模块构成:现场数据采集模块和U SB -CA N 转换接口模块。

现场数据的采集是以A T89S52单片机为核心控制单元,外接温度传感器A D590和湿度传感器HM 1500,通过CA N 总线控制器SJA1000将数据发送到CA N 总线上;U SB -CA N 转换接口模块是以A T mega 162芯片为控制单元,外接F T 245BM USB 通信芯片及SJA 1000控制器,实现USB -CA N 接口转换。

整个系统的终端设备为监控PC 机,用户软件采用VC ++语言编写,可以实现现场状态监控、上下限报警和中断接收数据管理等功能。

关键词:CA N 总线;单片机;数据采集;USB -CAN 接口转换中图分类号:T P212 文献标识码:A 文章编号:1004-373X (2010)01-126-03Design of Intelligent System for Humidity and Temperature Acquisition Based on C AN Bus TechnologyL IU Y ang ,JIN T aidong(Schoo l of Info rm ation and Co nt ro l Engineering ,Liao ning Shihua Unive rsity ,Fushun ,113001,China )Abstract :A n intelligent o nline acquisition sy stem for humidity and temper ature is de sig ned .T he system is mainly co nstitu -ted by tw o modules :field data acquisition mo dule and U SB -CA N conver ter inte rface module .F ield data co llection is ba sed on sing le chip A T 89S52as the co re co ntrol unit ,A D590tem pera tur e senso r and humidity sensor H M 1500as auxiliary dev ices .T he data is sent CAN bus by the contro ller SJA 1000.U SB -CA N conver te r inter face mo dule is based on A T meg a 162chip as the co nt rol unit ,F T 245BM U SB communications chip and SJA1000co nt roller s as auxilia ry devices .T hen ,USB -CAN interface co nv ersio n has been achiev ed .T he te rminal device of the entire system is the mo nito ring P C .Client softw are is w ritten by VC ++languag e ,and it can achieve the monito ring fo r status in field ,alarming fo r the site of upper o r low er limits ,management of the receiving data for disruptio n and so on .Keywords :CAN bus ;sing le -chip micr ocompute r ;data acquisition ;USB -CA N interface conver sion收稿日期:2009-08-120　引　言温湿度监测系统是在环境试验、科学研究(诸如种植、养殖、生物工程、化工工程)、工业生产等领域应用广泛的现场环境控制系统。