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基于CAN总线技术的冷库温度测控系统设计作者：刘岩来源：《神州·中旬刊》2013年第03期摘要：本文设计了一种基于CAN总线技术的冷库温度测控系统，该系统以CAN作为现场总线，将现场温度通过CAN总线及CAN/PC总线适配卡上传至PC机，实现了对冷库温度的适时测量和控制，同时利用虚拟仪器技术，提供良好的人机界面。
关键词：CAN总线 CAN/PC总线适配卡虚拟仪器在渔业生产及水产品及时冷冻保存过程中，允许温度小范围变化，不能忽高忽低。
对于多个冷库，需要多人管理，造成人力资源浪费。
为此，设计了一套冷库温度管理系统，实时显示温度、温度状态、冷库位置等，提高了冷库管理水平、减少了浪费。
一、系统总体设计温度采集卡实时采集现场的温度信号，经CAN总线进至上位PC机进行显示，打印或报警。
采用虚拟仪器技术，控制系统工作与停止；实时显示冷库温度及冷库的位置；如果温度超过预警温度，启动冷库压缩机工作；超过警戒温度时系统发出声光警报。
设定系统测量温度的分辨率为0.5%℃，可以满足系统要求，系统总体框图如图1所示。
二、系统硬件电路设计（一）温度信号的采集测量温度电路采用了DALLAS公司生产的数字式温度测控芯片DS1620，其测温范围宽，读数稳定，外围电路少，与PC机和单片机接口方便，不需外围电路。
测温范围-55℃一+125℃，测量分辨率0.5℃，上下限温度设置为用户可定义式，且恒定存储。
DS1620的一大特点为外围电路少，因此在实际应用中，DS1620接口电路比较简单。
其工作电压为5.0V（4.5V～5.5V）；CLK/CONV引脚接入小于2MHz的时钟信号；RST引脚接复位信号，可以硬件复位，也可通过程序软件复位；DQ引脚接数据输入输出端。
下面图2为DS1620与A/D 接口电路。
图中A/D接口电路给DS1620提供+5V 工作电源，C3为去耦电容，R1、R2、R3为上拉电阻。
R4、C1对CLK时钟信号滤波并防止负脉冲，C2防止数据线DQ出现负脉冲。
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。
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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。
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。
一种基于CAN总线的温度控制系统设计摘要:根据温度控制系统的需要,本文设计了一种基于CAN总线的温度控制系统,该系统观测节点采用80C552单片机作为主控制器,控制并处理采集到的温度数据,并通过CAN控制器SJA1000将数据送至上位机。
该系统结构简单、可靠性高,便于扩展及维护。
关键词:CAN总线80C552SJA1000温度控制系统中图分类号:TP272 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(20XX)08-0011-02温度是工业对象中主要的被控参数之一,随着微机和电子技术的飞速发展,微机测控技术在温度测量与控制中广泛使用,该控制简单方便,测量精度高,测量范围广。
由于CAN总线广泛应用于从高速络到低成本的多线路络,实现控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。
所以本文设计了一种基于CAN总线的温度测量和控制装置,能够对加热炉中的温度进行测量,并根据温度设定值给出的调节量,驱动控制电路,对炉温进行控制。
1 系统总体结构基于CAN总线的温度控制系统总体结构如图1所示。
在该系统中,被控对象是加热炉,被控参数是加热炉内的炉温,该系统主要由上位机和各个CAN总线智能测控节点组成,上位机主要采用传统的PC机,并通过CAN总线智能适配卡PCCAN与分布在CAN总线上的各个智能测控节点进行通信,并接受下位机采集的数据,下位机主要是采集各个测控节点观测加热炉内的温度参数。
2 CAN总线智能测控节点硬件结构下位机的CAN总线智能观测节点在系统中主要作用是对现场温度数据进行采集和控制以及与CAN总线进行通信。
其硬件结构如图2所示。
下位机CAN智能观测节点采用Philips公司生产的80C51系列单片机80C552作为主控制器,该控制器以80C51为内核,指令系统与MCS-51系列单片机完全兼容。
使用80C552控制器进行设计,可以简化硬件装置,从而使系统的稳定性和可靠性显着提高。
通信接口部分采用Philips公司生产的CAN通信控制器SJA1000和CAN 总线驱动器PCA82C250,实现与CAN总线的数据通信。
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 系统总图上位机RS232总线电平转换收发主节点CAN总线温度节点控制节点图2.1-1 系统总图[5]、[7]、[8]、[12]2.2 硬件电路图本文中所设计的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123456CAN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.VCCVCCVCCDDU2P89C51140P1.0/T2VccAD0239P1.1/T2EXAD0/P0.0AD1C5C10C11C12338P1.2AD1/P 0.1AD2104104104104437P1.3AD2/P0.2AD3536P1.4AD3/P0.3AD4635P1.5AD4/P0.4AD5 734P1.6AD5/P0.5AD6U4833P1.7AD6/P0.6RST MuAD7932SJA1000RSTAD7/P0.7LEDAC6AD51031128P3.0/RXDVpp/EAVCCAD6AD5ji dianqiAD41130227P3.1/TXDPR OG/ALEAD7AD4INTCANAC7AD31229326INT0/P3.2PSENALE/ASAD3VccAD21328425INT1/P3.3A15/P2.7CSAD 2AD11427524T0/P3.4A14/P2.6RD/EAD1AD01526623T1/P3.5A13/P2.5VVRAD0VCC1625722WR/P3.6A12/P2.4CLKOUTVDD1 GNDGND1724821RD/P3.7A11/P2.1VSS1VSS2XTAL31823920XTAL2A10/P2.2XTAL1RX1XTA L4RXDY119221019XTAL1A9/P2.1XTAL2RX0VCC20211118VSSA8/P2.0MODEVDD2VCCAST SJA10001217VDD3RSTCCTX0INT CANHEADER14X2C81316TX0INTXTAL3GND1415TX1VSS311.059 2MY230pFHEADER14X2C6C722pF22pFC9VCC16MXTAL4C130pFRT1CANLRST Mcu120RJP1LEDCANHVCC SEPCAN10K继电器状态显示灯NC1复位电路1U2CANH2FGNDCTM Module3RX0CANL4RXD410KNC2RSTSJA10005TX0CNAH36TXDCANHCON5RC1CNALFGND27GNDCANLC21MBBCGNDCR118VCCVCCCAN GCON5103CGND图2.2-1 硬件电路图AATitleSizeNumberRevisionBDate:15-Mar-2011Sheet of 桌面\李金波\MyDesign.ddbDrawnBy:File:C:\Documents and Settings\Liusha\1234563 系统各模块介绍[1] 、[2]、[6]、[9]3.1 P89C51单片机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。
