基于CAN總線的大棚溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目： 基于基于CANCAN總線的大棚溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)總線的大棚溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化自動(dòng)化082082 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）（簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 2011.12.282011.12.282012.01.062012.01.06 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文）題 目 基于CAN總線的大棚溫濕度

2、檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 檢測(cè)大棚內(nèi)某點(diǎn)的溫濕度信號(hào)，傳遞給單片機(jī)，完成單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并把此 系統(tǒng)作為 CAN 的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的硬件包括主單片機(jī)、總線驅(qū)動(dòng)器、控制器、接口電路， 以一路信號(hào)為例的模擬量信號(hào)連接在 CAN 總線上，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1、選擇單片機(jī)、總線控制器型號(hào)，確定設(shè)計(jì)方案； 2、設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)（晶振、電源、復(fù)位等） ； 3、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的單片機(jī)外圍電路，包括驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤、顯示； 4、設(shè)計(jì)CAN總線電路（包括控制器、驅(qū)動(dòng)器、接

3、口電路） ； 5、要求認(rèn)真獨(dú)立完成所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容；所設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求正確、合理。 6、撰寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在 4000 字以上。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1、符合 CAN2.0B 規(guī)范； 2、總線范圍在 3000 米內(nèi)，速率最高可達(dá) 20bit/s； 3、溫濕度信號(hào)變化范圍 05 V； 進(jìn)度計(jì)劃 1、布置任務(wù)，熟悉課設(shè)題目，查找及收集相關(guān)書(shū)籍、資料。 （1 天） 2、確定控制方案、選型。 （2 天） 3、CAN 節(jié)點(diǎn)框圖、硬件電路設(shè)計(jì)。 （3 天） 4、編寫程序流程圖、主程序、發(fā)送、接收程序。 （2 天） 5、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （1 天） 6、驗(yàn)收及答辯。 （1天） 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及

4、成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 摘 要 本文針對(duì)目前大棚內(nèi)比較常用的溫濕度采集，設(shè)計(jì)了一種基于 CAN 總線 的智能型溫濕度數(shù)據(jù)在線采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了利用 CAN 總線對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程 傳輸功能。該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊和總線發(fā)送模塊構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) 的采集是以 STC89C52RC 單片機(jī)為核心控制單元，外接數(shù)字溫濕度傳感器 AM2302 獲得現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫濕度信號(hào)。通過(guò) CAN 總線控制器 SJA1000 和 CAN 總 線驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 將數(shù)據(jù)發(fā)送到 CAN 總線上。另外，在

5、單片機(jī)電路中，通 過(guò)鍵盤和數(shù)碼管顯示器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的實(shí)時(shí)顯示功能。 關(guān)鍵詞：CAN 總線；單片機(jī)；PCA82C250；SJA1000 目 錄 第 1 章 緒論.1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案.2 2.1 概述 .2 2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) .2 第 3 章 CAN 節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).4 3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) .4 3.2 鍵盤電路 .5 3.3 顯示電路 .5 3.4 電源電路 .6 3.5 SJA1000 與單片機(jī)的連接 .7 3.6 SJA1000 與 PCA82C250 的接口 .7 3.7 溫濕度傳感器.8 第 4 章 軟件設(shè)計(jì).10 4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) .10 4.2 報(bào)

6、文發(fā)送和接收子程序流程圖 .11 第 5 章 課設(shè)總結(jié).12 參考文獻(xiàn).13 附錄.14 第 1 章 緒論 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在環(huán)境試驗(yàn)、科學(xué)研究(諸如種植、養(yǎng)殖、生物工程、 化工工程)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)。它能模擬各種 環(huán)境條件，即按照實(shí)際要求精確控制環(huán)境的溫度和濕度，為研究不同的生化 過(guò)程創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。因此，溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在科研、現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、冶金、化工、林業(yè)、環(huán)境科學(xué)及生物遺傳工程等領(lǐng)域。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó) 等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。目前，我國(guó)在這方面總體水平處于 20 實(shí)際 80 年代中后期水

7、平，為了滿足現(xiàn)代大棚種植業(yè)對(duì)環(huán)境條件的需求，我 們?cè)趥鞲衅髦悄芸刂品桨负途唧w應(yīng)用中做了大量的研究和可行性分析，開(kāi)發(fā) 了一種具有智能化功能的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊和總線信 號(hào)發(fā)送模塊組成。其中數(shù)據(jù)采集模塊采用了以單片機(jī) STC89C52RC 為核心外 接傳感器的結(jié)構(gòu)框架，保證了系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度信號(hào)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。 發(fā)送模塊利用總線發(fā)送器和驅(qū)動(dòng)器，將數(shù)字信號(hào)變換成 CAN 總線上的模擬信 號(hào)進(jìn)行傳輸，從而有效的增加了傳輸距離。 現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。CAN 總線的全稱為 局域網(wǎng)，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，是一種 有效支持分布式控

8、制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN 總線的主要特點(diǎn)有： 多主方式工作，各節(jié)點(diǎn)不分主從；采用非破壞總線仲裁，不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓 （以太網(wǎng)則可能） ；最遠(yuǎn)通信距離可達(dá) 10KM，最高通信速率可達(dá) 1Mbps；采 用短幀結(jié)構(gòu)，硬件 CRC 校驗(yàn)，出錯(cuò)率極低。CAN 總線是目前唯一形成了國(guó) 際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 2.1 概述 本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)出基于 CAN 總線的大棚溫濕度檢測(cè) 節(jié)點(diǎn)。CAN 總線屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于其采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特的設(shè) 計(jì)，與一般通信總線相比，CAN 總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈

9、 活性。在大棚室內(nèi)，由于其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，若采用數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸受外界干擾較 強(qiáng)，因此應(yīng)采用總線式傳輸形式，而 CAN 總線具有較為先進(jìn)的傳輸協(xié)議，且穩(wěn)定 性高，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的要求。 本系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的技術(shù)參數(shù)為： 1、符合 CAN2.0B 規(guī)范； 2、總線范圍在 3000 米內(nèi)，速率最高可達(dá) 20bit/s； 3、溫濕度信號(hào)變化范圍 05 V； 4、單濾波接收數(shù)據(jù)。 2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊和總線發(fā)送模塊構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集是以 STC89C52RC 單片機(jī)為核心控制單元，外接數(shù)字溫濕度傳感器 AM2302，從而獲 得現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫濕度信號(hào)。通過(guò) CAN 總線控制

10、器 SJA1000 和 CAN 總線驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 將數(shù)據(jù)發(fā)送到 CAN 總線上。另外，在單片機(jī)電路中，通過(guò)鍵盤和數(shù) 碼管顯示器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的實(shí)時(shí)顯示和控制功能。在 CAN 總線兩端需要有 120 歐的終端電阻，用來(lái)抑制回路的反射信號(hào)。 CAN 節(jié)點(diǎn)由微處理器、CAN 控制器 SJA1000、CAN 驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 構(gòu)成。 CAN 控制器 SJA1000 執(zhí)行在 CAN 規(guī)范中規(guī)定的完整的 CAN 協(xié)議，用于報(bào)文的緩沖 和驗(yàn)收過(guò)濾，負(fù)責(zé)與微控制器進(jìn)行狀態(tài)、控制和命令等信息交換；在 SJA1000 下 層是 CAN 收發(fā)器 PCA82C250，是 CAN 控制器和總線

11、接口，用于控制從 CAN 控制器 到總線物理層或相反的邏輯電平信號(hào)，提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和對(duì) CAN 控制器差 動(dòng)接收功能。 系統(tǒng)總體框圖如圖 2.1 所示 數(shù)字溫濕度傳 感器 AM2302 微處理器 STC89C52RC 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 鍵盤電路 CAN 總線控 制器 SJA1000 數(shù)碼管顯示 CAN 驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250 120 歐 PC 機(jī) 5V 電源 圖 2.1 系統(tǒng)總體框圖 120 歐 第 3 章 CAN 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì)主要是 CAN 通信控制器和微處理器之間以及 CAN 總線收發(fā) 器和物理總線之間的接口電路的設(shè)計(jì)。CAN 控制器是 CAN 總線接口電路的核

12、心， 主要完成 CAN 的通信協(xié)議，而 CAN 總線收發(fā)器的功能主要是增加通信距離，實(shí) 現(xiàn)差分電壓輸出，提高系統(tǒng)瞬間抗干擾能力，保護(hù)總線，降低射頻干擾，實(shí)現(xiàn)熱 防護(hù)等。 在 CAN 通信網(wǎng)絡(luò)中，智能節(jié)點(diǎn)的硬件一般按照相同的模式設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，通信 過(guò)程也按照相同的應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行。 3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 本系統(tǒng)采用 STC89C52RC 作為控制器，其最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括單片機(jī)芯片、 時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等幾部分。STC89C52RC 具有 8KB 的 FlashROM，32 個(gè)雙向 I/O 口，完全能夠滿足本設(shè)計(jì)要求。晶振電路選擇 12MHZ 的外部晶振源，其具有 穩(wěn)定，精確地時(shí)鐘發(fā)生功能。最小系統(tǒng)原

13、理圖如圖 3.1 下所示。 圖 3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17

14、P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 STC89C52RC X1 12MHZ C1 20pF C2 20pF +5V R3 10k C3 22uF 3.2 鍵盤電路 本系統(tǒng)采集溫濕度數(shù)據(jù)并通過(guò)數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立按鍵 K1 和 K2，單片機(jī)對(duì)按鍵循環(huán)掃描低電平有效。當(dāng) K1 有效時(shí)，數(shù)碼管顯示 溫度值；當(dāng) K2 有效時(shí)，數(shù)碼管顯示適度值。獨(dú)立按鍵原理圖如圖 3.2 所示。 圖 3.2 獨(dú)

15、立按鍵原理圖 3.3 顯示電路 本文采用 6 位數(shù)碼管顯示，前五位顯示數(shù)據(jù)，包括三位整數(shù)和兩位小數(shù)顯示。 最后一位顯示溫度或濕度的標(biāo)識(shí)，溫度用 “C”表示，濕度用“H”表示。 使用 LED 顯示器時(shí)，工作電流一般為 210mA/段，這樣當(dāng) LED 全亮?xí)r，工 作電流為 1580mA。LED 顯示器的亮度和工作電流有關(guān)，由于單片機(jī)的 I/O 口送 不出這么大的電流，所以數(shù)碼管與單片機(jī)相連時(shí)需要加驅(qū)動(dòng)電路。為了獲得較大 的驅(qū)動(dòng)電流，可以用上拉電阻的方法或使用專門的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片。本系統(tǒng)采用 74HC573 作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路，其輸出電流較大，電路接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 74HC573 與數(shù)碼管連接的電

16、路如圖 3.3 所示。鎖存器 U3、U4 的數(shù)據(jù)輸入端 都連接到 P0 口，U3 的輸出端連接到數(shù)碼管的段碼端上，U4 連接到位碼選擇端 上。兩個(gè)鎖存器的鎖存端分別與單片機(jī)的 P3.3 和 P3.4 相連接，用來(lái)控制數(shù)據(jù)的 鎖存與輸出。 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5

17、6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 STC89C52RC R1 1k R2 1k +5V K1 K2 圖 3.3 數(shù)碼管顯示原理圖 3.4 電源電路 本系統(tǒng)的硬件都使用+5V 直流電源，因此設(shè)計(jì)一個(gè)從交流電源獲取+5V 直

18、流電源的硬件電路。直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流橋電路、濾波 電路及穩(wěn)壓電路組成。電源變壓器將市電 220V 降壓至 9V 的交流電；整流 橋電路由四個(gè)二極管構(gòu)成，其將 9V 的交流電變換成脈動(dòng)的直流電壓；經(jīng)過(guò) 整流電路得到的脈動(dòng)直流信號(hào)中含有較大的紋波，必須經(jīng)過(guò)濾波電路予以消 除，輸出紋波較小的直流電壓；穩(wěn)壓電路一般由穩(wěn)壓芯片組成，本文中采用 LM7805 穩(wěn)壓芯片。電源電路原理圖如圖 3.4 所示。 圖 3.4 電源電路原理圖 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C0 C1 C2 C3 C4 C5 A B C D E F G DP A B C D E F G DP LEWEI LEDU

19、 D0 2 D1 3 D2 4 D3 5 D4 6 D5 7 D6 8 D7 9 Q0 19 Q1 18 Q2 17 Q3 16 Q4 15 Q5 14 Q6 13 Q7 12 LE 11 OE 1 U4 74HC573 D0 2 D1 3 D2 4 D3 5 D4 6 D5 7 D6 8 D7 9 Q0 19 Q1 18 Q2 17 Q3 16 Q4 15 Q5 14 Q6 13 Q7 12 LE 11 OE 1 U3 74HC573 V1 220V BR1 KBU4B SW1 SW-SPST TR1 9V 2A C1 4700uF C2 0.1uF VI 1 VO 3 GND 2 U2 7

20、805 C3 0.1uF C4 470uF R3 10k D1 LED 3.5 SJA1000 與單片機(jī)的連接 SJA1000 支持兩種模式和處理器的連接，即 Intel 模式和 Motorola 模式； 通過(guò) MODE 引腳來(lái)選擇接口模式。MODE 引腳接高電平，支持 Intel 模式； MODE 接低電平，支持 Motorola 模式。 本節(jié)點(diǎn)的電路原理圖如圖 3.5 所示，該節(jié)點(diǎn)的微控制器選用了 8 位單片 機(jī) STC89C52RC。SJA1000 的數(shù)據(jù)線和地址線是共用的，可以直接連接 STC89C52RC 的數(shù)據(jù)線和控制線。由原理圖可知，SJA1000 芯片的片選引腳 是由單片機(jī)的

21、P20 引腳來(lái)控制的，即只有當(dāng) P20 引腳為低電平時(shí)，單片機(jī)才 能對(duì) SJA1000 進(jìn)行讀寫操作。因此，可確定 SJA1000 的內(nèi)部寄存器的基本地 址范圍是 0 x0000H0 x00FFH。SJA1000 的讀/寫信號(hào)、鎖存信號(hào) ALE 直接與 單片機(jī)對(duì)應(yīng)的引腳連接。 SJA1000 的最高時(shí)鐘可達(dá) 24MHZ，這里選擇 16MHZ 的外部晶振。晶振 輸入/輸出端連接的 R4 電阻的作用是產(chǎn)生負(fù)反饋，保證連接晶振的芯片內(nèi)部 兩端的運(yùn)算放大器工作于高增益的線性區(qū)，使振蕩電路容易起振。 圖 3.5 SJA1000 與單片機(jī)連接圖 3.6 SJA1000 與 PCA82C250 的接口 SJ

22、A1000 有兩路發(fā)送和接收引腳，本系統(tǒng)只使用第 0 路，即 TX0 和 RX0。與 PCA82C250 的連接圖如圖 3.6 所示，在連接過(guò)程中應(yīng)注意數(shù)據(jù)發(fā)送 和接收引腳不能接反，發(fā)送端接發(fā)送端，接收端連接接收端。 圖 3.6 SJA1000 與 PCA82C250 連接圖 在 82C250 的 CANH 和 CANL 引腳與外部連接之間各串聯(lián) 1 個(gè) 5 歐姆電阻， 以限制電流，保護(hù) 82C250 免受過(guò)流沖擊。同時(shí)在 CANH、CANL 與地之間加入 2 個(gè) 30pF 的電容濾波，濾除總線上的高頻干擾，防止電磁輻射。 RS 引腳為工作模式控制端，通過(guò)這個(gè)引腳來(lái)選擇 82C250 的三種工

23、作模式之 一。 1.高速模式：當(dāng)0.3時(shí)，器件工作在高速模式，可以將電阻直接接 RS V CC V 低電平，電阻的取值范圍是 01.8K。 2.斜率模式：傳輸速率較低，斜率可以通過(guò) Rs 引腳電阻來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，速率 大小與流經(jīng)電阻的電流大小成正比。此時(shí)，Rs 端的電壓范圍為 0.4 CC V 0.75時(shí)，器件進(jìn)入低電流消耗的 RS V CC V 準(zhǔn)備模式。 3.7 溫濕度傳感器 根據(jù)任務(wù)要求，本系統(tǒng)選擇 AM2302 數(shù)字溫濕度傳感器測(cè)量大棚內(nèi)的溫 濕度。該傳感器原理圖如圖 3.7 所示。該傳感器有四個(gè)引腳，分別是電源、 數(shù)據(jù)傳輸端、空引腳、地。該傳感器采用單總線結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)端只需一個(gè)。 圖 3

24、.7 AM2302 數(shù)字溫濕度傳感器原理圖 VCC 1 SDA 2 NC 3 GND 4 AM2302 AM2302 濕敏電容數(shù)字溫濕度模塊是一款含有己校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度 復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有 極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容式感濕元件和一個(gè)高精 度測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超 快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)傳感器都在極為精確的濕度校 驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在單片機(jī)中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信 號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)單總線接口，使系統(tǒng)集

25、成變得簡(jiǎn)易快 捷。該傳感器具有體積小、功耗低，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上。 溫濕度傳感器原理圖如圖 3.7 所示。數(shù)據(jù)線 SDA 引腳接單片機(jī)的 P12，其為 三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀寫傳感器數(shù)據(jù)。AM2302 器件采用簡(jiǎn)化的單總線通信。單總線 即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由數(shù)據(jù)線完成。設(shè)備（微處理器） 通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋 放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常要求外接一個(gè)約 5.1k 的上拉電阻， 當(dāng)總線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。 圖 3.8 傳感器電路原理圖 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 檢測(cè)點(diǎn)軟件方面主要實(shí)現(xiàn)兩方面的功能：一是檢測(cè)環(huán)境

26、溫濕度，并根據(jù)要求 通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)；二是與主節(jié)點(diǎn)通信，響應(yīng)其配置或查詢命令并反饋報(bào)文。 4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 檢測(cè)點(diǎn)的主程序的功能主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)初始化；CAN 控制器 SJA1000 的初始化；變量的初始化；溫度檢測(cè)及顯示；鍵盤查詢；報(bào)文處理等。主程 序流程圖如圖 4.1 所示。 開(kāi)始 單片機(jī)初始化 SJA1000 初始化 變量初始化 溫濕度檢測(cè) 發(fā)送報(bào)文 接收?qǐng)?bào)文處理 發(fā)送報(bào)文反饋 鍵盤掃描及顯示 圖 4.1 系統(tǒng)主程序流程圖 4.2 報(bào)文發(fā)送和接收子程序流程圖 檢測(cè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)。首先判斷發(fā)送緩沖器，如果有數(shù) 據(jù)需要發(fā)送，則進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送到

27、CAN 控制器的發(fā)送 緩沖寄存器，最后啟動(dòng)發(fā)送。CAN 報(bào)文接收采用中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)。流程圖如圖 4.2 所示。 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 寫入 CAN 控制器發(fā)送緩沖器 啟動(dòng)發(fā)送 結(jié)束 開(kāi)始 發(fā)送緩沖器有數(shù)據(jù)？ Y N 開(kāi)始 接收緩沖區(qū)有足 夠的剩余空間？ 報(bào)文讀入接收緩沖區(qū) 釋放接收緩沖器 結(jié)束 Y N 圖 4.2 發(fā)送和接收流程圖 第 5 章 課設(shè)總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)的基于 CAN 總線的大棚溫濕度檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)加深了我對(duì) CAN 總線的認(rèn)識(shí)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查詢了很多 CAN 總線和溫濕度傳感器的相關(guān) 資料，獲得了很多 CAN 總線設(shè)計(jì)的方法，彌補(bǔ)了在學(xué)習(xí) CAN 總線過(guò)程中的不足。 在選擇溫濕度

28、傳感器的過(guò)程中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，能夠十分方便的將器件資料下載下來(lái)， 另外還能搜到很多相關(guān)應(yīng)用的實(shí)例，這為今后的電子設(shè)計(jì)生涯積累了有用的信息。 搜集完大棚溫濕度相關(guān)資料，通過(guò)分析一些數(shù)據(jù)我發(fā)現(xiàn)，我們國(guó)家的現(xiàn)代 化農(nóng)業(yè)大棚步伐進(jìn)展的非常緩慢，與國(guó)外差距非常大。在一些農(nóng)業(yè)相對(duì)落后的地 區(qū)，農(nóng)業(yè)大棚離現(xiàn)代化還相差很遠(yuǎn)。這讓我萌生了為農(nóng)業(yè)大棚的現(xiàn)代化建設(shè)奉獻(xiàn) 終生的信念。我還要不斷學(xué)習(xí)理論知識(shí)，積極參與實(shí)踐，為我的夢(mèng)想而奮斗終生！ 參考文獻(xiàn) 1 司士輝單片機(jī)應(yīng)用 M化學(xué)工業(yè)出版社，2003 2 彭軍傳感器與檢測(cè)技術(shù)M西安電子科技大學(xué)出版社，2003 3 陳杰，數(shù)字電子技術(shù) M北京：高等教育出版社，2003 4

29、 胡乾斌，李光斌，李玲單片機(jī)原理及仿真M華中科技大學(xué)出版社， 2002，23-39 5 郁有文CAN 總線設(shè)計(jì)實(shí)例M西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003 6 樓然苗，李光飛51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M北京航空航天大學(xué)出版社， 2003 7 朱定華，戴汝平現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)M電子工業(yè)出版社，2003 8 盧麗君.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用J 儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，2007(04):5-7. 9 張青春.基于單片機(jī)的 CAN 總線設(shè)計(jì).哈淮陰工學(xué)院碩士學(xué)位論文.2010：20- 25 10胡華.總線在大棚檢測(cè)中的應(yīng)用 D.杭州:浙江大學(xué),2008. 11 潘永雄，沙河，劉向陽(yáng).Protues 實(shí)用教程M

30、.西安：西安電子科技大學(xué)出 版社，2001.13-118. 附錄 tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OH

31、Um32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7F

32、HYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKkn BYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I3

33、0kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaG TX0 RX0 ALE ALE TX0 RX0 CANH CANL P30 P30 P31 P31 DUAN WEI A B C D E F G DP 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 WEI A B C D E F G DP D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 DUAN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29