1、.：.；上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于CAN總線的溫室環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc摘 要HYPERLINK l _TocAbstractHYPERLINK l _Toc引言 緒論 HYPERLINK l _Toc. CAN總線特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外運(yùn)用現(xiàn)狀HYPERLINK l _Toc.課題的提出和處理HYPERLINK l _Toc.課題的主要義務(wù)HYPERLINK l _Toc 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)HYPERLINK l _Toc.概述HYPERLINK l _Toc. 方案選擇HYPERLINK l _Toc. 單片機(jī)選型HYPERLI

2、NK l _Toc. 溫濕度傳感器選型HYPERLINK l _Toc.總線控制器選型HYPERLINK l _Toc. 系統(tǒng)組成總體構(gòu)造HYPERLINK l _Toc 硬件設(shè)計(jì)HYPERLINK l _Toc. 單片機(jī)最小系統(tǒng)HYPERLINK l _Toc. 溫度檢測(cè)電路HYPERLINK l _Toc.鍵盤電路HYPERLINK l _Toc.顯示電路HYPERLINK l _Toc.CAN接口電路HYPERLINK l _Toc. 總線控制器HYPERLINK l _Toc. CAN收發(fā)器HYPERLINK l _Toc 軟件設(shè)計(jì)HYPERLINK l _Toc. 下位機(jī)通訊方式HY

3、PERLINK l _Toc. 主程序流程圖HYPERLINK l _Toc. MCP初始化程序流程圖HYPERLINK l _Toc結(jié) 論HYPERLINK l _Toc參考文獻(xiàn)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于CAN總線的溫室環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要針對(duì)以往溫室內(nèi)變量檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、精度低、范圍小的景象，本文運(yùn)用溫度和濕度傳感器，提出了基于CAN總線的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)詳細(xì)分析了基于CAN總線的溫濕度檢測(cè)和系統(tǒng)的通訊原理，設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小系統(tǒng)、CAN通訊接口電路、溫濕度傳感器電路、鍵盤電路、顯示電路和報(bào)警電路等模塊?；贑AN總線的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫濕度的檢測(cè)和實(shí)時(shí)顯示，

4、并可以與其它節(jié)點(diǎn)通訊以便于溫室內(nèi)大范圍的溫濕度監(jiān)測(cè)和控制，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于拓展，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。關(guān)鍵詞：CAN總線；單片機(jī)；溫濕度檢測(cè)；通訊接口Design of Greenhouse Environment Monitoring System Based on CAN BusABSTRACTFor the variable detection of labor within the past green house intensity, low accuracy, a small range of phenomena, that paper, temperatur

5、e and humidity sensors, temperature and humidity monitoring and control system design based on the CAN bus. that design, a detailed analysis of the temperature and humidity testing and systems based on CAN bus communication theory, the smallest single-chip system, CAN communications interface circui

6、ts, the temperature sensor circuit, the humidity sensor circuit, the keyboard circuit, display circuit, and alarm circuit module. Detection and real-time display of temperature and humidity, temperature and humidity monitoring and control system based on CAN bus and can communicate with other node s

7、in the greenhouse so that a wide range of temperature and humidity monitoring and control, the node structure is simple, easy to expand, reduce labor intensity and improve the real-time and reliability of the system.Keywords: CAN bus，microcontroller， temperature and humidity testing， communication i

8、nterface上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于CAN總線的溫室環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于CAN總線的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)張春林 引言世紀(jì)年代末、年代初興起的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)引發(fā)了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的艱苦變革，它代表著工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)展方向?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)將集散式控制系統(tǒng)中集中與分散相結(jié)合的方式變成了新型的全分布式控制方式，控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備經(jīng)過(guò)總線與管理層交換信息。在企業(yè)信息系統(tǒng)的層次上，整個(gè)企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)可以分為現(xiàn)場(chǎng)控制層、過(guò)程監(jiān)控層、消費(fèi)管理層、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)層等多個(gè)層次。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是控制技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制層、過(guò)程監(jiān)控層的綜合表達(dá)，被稱為工廠底

9、層網(wǎng)絡(luò)。目前，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用曾經(jīng)推行到過(guò)程控制自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化以及交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。目前普通把現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)。人們普通把年代前的氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)PCS稱作第一代，把mA等電動(dòng)模擬信號(hào)控制系統(tǒng)稱為第二代，把數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)稱為第三代，而把年代中期以來(lái)的集散式分布控制系統(tǒng)DCS稱為第四代?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS作為新一代控制系統(tǒng)，一方面，它突破了DCS系統(tǒng)采用通訊公用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開(kāi)化、規(guī)范化的處理方案，抑制了封鎖系統(tǒng)所呵斥的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)構(gòu)造，變成了新型全分布式構(gòu)造，把

10、控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)?？梢哉f(shuō)，開(kāi)放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的最顯著的特征。目前的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有較強(qiáng)實(shí)力和影響的有：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF(Foudation Fieldbus)、部分操作網(wǎng)絡(luò)LonWorks(Local Operating Network)、過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus(Process Field Bus)、HART協(xié)議、控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN(Controller AreaNetwork)和Dupline等。它們各具特征，在不同的運(yùn)用領(lǐng)域構(gòu)成了本人獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。CAN總線是德國(guó)Bosch公司在世紀(jì)年代初為處理汽車中大量的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)

11、議。CAN能靈敏有效地支持具有較高平安等級(jí)的分布式控制其數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)Mbps，在汽車、煤礦平安檢測(cè)、自動(dòng)化儀表、智能樓宇、機(jī)械制造等領(lǐng)域運(yùn)用廣泛。本文引見(jiàn)了一種基于CAN總線的智能溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)，可運(yùn)用于不同的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。近些年來(lái)，溫室大棚種植為提高人們的生活程度帶來(lái)極大的便利，得到了迅速的推行和運(yùn)用國(guó)家科技部提出的工廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程，推進(jìn)了溫室監(jiān)控技術(shù)的開(kāi)展。但總體來(lái)講，我國(guó)溫室產(chǎn)業(yè)環(huán)境控制才干弱，自動(dòng)化程度低，抵御自然條件才干差。這在很大程度上限制了溫室總體效益的進(jìn)一步提高。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度等環(huán)境因子，對(duì)作物的消費(fèi)有很大的影響傳統(tǒng)的人工控制方式難以到達(dá)科學(xué)合理種

12、植的要求，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見(jiàn)，而引進(jìn)國(guó)外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價(jià)錢昂貴，不適宜國(guó)情。對(duì)溫濕度的準(zhǔn)確檢測(cè)和遠(yuǎn)間隔 傳輸越來(lái)越遭到人們的注重，針對(duì)這一情況，研制一種高精度、高穩(wěn)定性、低本錢且適用的分布式環(huán)境溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)顯得非常重要。而利用CAN總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)間隔 節(jié)點(diǎn)間和PC機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高、本錢低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便且便于功能擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，提高了管理程度和任務(wù)效率，所以將CAN總線運(yùn)用于溫室控制具有較好的前景。 緒論CAN總線特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外運(yùn)用現(xiàn)狀目的現(xiàn)場(chǎng)總線在美國(guó)和歐洲等興隆國(guó)家和地域開(kāi)展迅速，并已有較多的運(yùn)用范例。國(guó)內(nèi)的大學(xué)和一些公司也

13、正努力于基于CAN總線的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。在汽車信號(hào)傳輸，電力監(jiān)控，樓宇智能化，工業(yè)測(cè)控，安防等領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用，現(xiàn)場(chǎng)總線的主要優(yōu)點(diǎn)：()加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)信息集成才干；()開(kāi)放式、互操作性、互換性，可集成性；()系統(tǒng)可靠性高、可維護(hù)性好；()降低了系統(tǒng)及工程本錢。現(xiàn)代自動(dòng)控制越來(lái)越朝著智能化開(kāi)展，在很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處置機(jī)等，當(dāng)然這些處置機(jī)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但隨之而來(lái)的是巨額的本錢。在很多的小型系統(tǒng)中，處置機(jī)的本錢占系統(tǒng)本錢的比例高達(dá)%，而對(duì)于這些小型的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，配置一個(gè)如此高速的處置機(jī)沒(méi)有任何必要，由于這些小系統(tǒng)追

14、求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用本錢低廉的單片機(jī)控制小型的，而又不是很復(fù)雜，不需求大量復(fù)雜運(yùn)算的系統(tǒng)是非常適宜的。單片機(jī)，又稱微處置器，曾經(jīng)運(yùn)用到各行各業(yè)，制造單片機(jī)的半導(dǎo)體廠家也從十幾年前的屈指可數(shù)的幾家開(kāi)展到如今的幾十家甚至更多。不同廠家提供了基于不同架構(gòu)平臺(tái)，具備不同功能特點(diǎn)的單片機(jī)，這就使得他們根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)的要求，挑選一款最適宜的芯片進(jìn)展系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，在滿足功能要求的同時(shí)最大限制地降低本錢。本文引見(jiàn)的溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安裝的監(jiān)測(cè)范圍在-和%-%RH(相對(duì)濕度)間，可設(shè)置溫室環(huán)境溫濕度的上下限值，假設(shè)超出溫濕度設(shè)定值 ，并可經(jīng)過(guò)報(bào)警系統(tǒng)通知任務(wù)人員。另外，本系統(tǒng)中還運(yùn)用了CAN總線通

15、訊協(xié)議，使得通訊間隔 比以前的溫濕度控制系統(tǒng)更遠(yuǎn)、更適用。課題的提出和處理隨著科技的開(kāi)展和人們生活程度的提高，溫室的管理也越來(lái)越智能化。它采用傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室實(shí)行綜合自動(dòng)管理，具有各種平安維護(hù)、運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控等管理功能，給植物提供溫馨、平安的內(nèi)部環(huán)境。溫室的溫濕度必需年年控制在某一特定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)溫濕度控制智能化。同時(shí)時(shí)由于溫濕度設(shè)定的模糊性和個(gè)體差別性，需求有一種智能化的設(shè)定方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)溫濕度沒(méi)定值的自動(dòng)匹配。本文引見(jiàn)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，基于CAN總線，采用單片機(jī)作為智能節(jié)點(diǎn)控制器，系統(tǒng)通訊可靠、快捷，硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程簡(jiǎn)單，能較好地滿足對(duì)環(huán)境溫濕度監(jiān)控的智能化要

16、求。課題的主要義務(wù)綜合以前所學(xué)知識(shí)，利用、等知識(shí)，然后查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于檢測(cè)與傳感技術(shù)以及語(yǔ)音報(bào)警等方面的開(kāi)展動(dòng)態(tài)和已有的技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的溫室溫濕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此到達(dá)如下要求：.經(jīng)過(guò)本課題硬件設(shè)計(jì)，可以使他們了解檢測(cè)與傳感技術(shù)的根本原理和報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)用方法。.可以靈敏的運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)展其他各種控制電路的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)本課題軟件編程能提升他們對(duì)單片機(jī)的編程程度，可以具有一定的編程技藝。.經(jīng)過(guò)課題設(shè)計(jì)能讓本人將所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用,了解本專業(yè)在社會(huì)中的運(yùn)用價(jià)值,掌握更多的專業(yè)外語(yǔ)知識(shí),添加見(jiàn)識(shí),加強(qiáng)實(shí)際才干,創(chuàng)新才干和綜合分析問(wèn)題才干,學(xué)會(huì)運(yùn)用專業(yè)軟件,特別是專業(yè)畫圖軟件，另外，在熟練

17、的運(yùn)用計(jì)算機(jī)根底上,提高了本人檢索資料和利用知識(shí)的才干,更新知識(shí),讓本人養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜蝿?wù)風(fēng)。.經(jīng)過(guò)CAN總線串口通訊協(xié)議的學(xué)習(xí)、運(yùn)用，能使我從實(shí)際層面了解了通訊協(xié)議實(shí)際知識(shí)的運(yùn)用及作用，為以后更好的學(xué)習(xí)、運(yùn)用單片機(jī)編程打下了根底。.詳細(xì)分析課題義務(wù)書，對(duì)溫室溫濕度控制的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)展分析，并對(duì)溫濕度傳感器的原理進(jìn)展深化的研討，將其綜合。然后根據(jù)課題義務(wù)書的要求設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)控制義務(wù)的硬件原理圖和軟件，并進(jìn)展仿真調(diào)試。系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求隨著科技的提高和時(shí)代的開(kāi)展，溫室環(huán)境在人們的消費(fèi)和生活中扮演的角色越來(lái)越重要。因此在現(xiàn)代的消費(fèi)和生活中對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)展監(jiān)測(cè)便有了非常重要的意義。但是

18、，目前常用的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多存在至少兩大缺陷：其一，運(yùn)用的通訊網(wǎng)絡(luò)可靠性低，抗干擾才干差，本錢高；其二，線路上傳送的是模擬信號(hào)，易受干擾和損耗。為了抑制這些缺陷，本文提出了將目前最有出路之一的CAN總線技術(shù)與數(shù)字化傳感器技術(shù)結(jié)合起來(lái)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了基于CAN總線的智能化溫室環(huán)境溫室度檢測(cè)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于CAN總線的溫室溫濕度測(cè)控系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)采集溫濕度模擬量信號(hào)送入主控制器，并將節(jié)點(diǎn)的主控制器銜接在CAN總線上，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊和監(jiān)控。運(yùn)用場(chǎng)所：系統(tǒng)可運(yùn)用于溫室、糧食倉(cāng)儲(chǔ)、紡紗車間、圖書館等環(huán)境監(jiān)測(cè)調(diào)理和報(bào)警監(jiān)控等。.系統(tǒng)組成總體構(gòu)造本設(shè)計(jì)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、濕溫度檢測(cè)電路、鍵盤電路、顯示電

19、路、報(bào)警電路、CAN控制器、CAN收發(fā)器和電源電路構(gòu)成。本系統(tǒng)以單片機(jī)STCC為主控制器，鍵盤設(shè)定溫濕度的上下限，由溫濕度傳感器DHT檢測(cè)溫室內(nèi)的溫度并經(jīng)其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送往單片機(jī)， LCD實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)的溫濕度值及報(bào)警信息，單片機(jī)經(jīng)過(guò)CAN總線控制器、CAN驅(qū)動(dòng)器銜接至CAN總線，與總線的其他節(jié)點(diǎn)通訊，實(shí)現(xiàn)溫濕度值的檢測(cè)、處置及監(jiān)控。系統(tǒng)原理框圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)DHT溫濕度鍵盤模塊報(bào)警電路液晶顯示USB供電時(shí)鐘、晶振單片機(jī)液晶顯示USB供電時(shí)鐘、晶振CAN控制器MPCSPISPICAN控制器MPCCAN驅(qū)動(dòng)器CMTCAN驅(qū)動(dòng)器CMTCANHCANLCAN總線 圖 .硬件設(shè)計(jì)器件引見(jiàn)單片機(jī)選型方案一：采

20、用ATC單片機(jī)作為硬件中心。其內(nèi)部具有KB Flash ROM存儲(chǔ)空間，可以用V的比較低壓任務(wù)，能與MCS-系列單片機(jī)完全兼容，但是在電路設(shè)計(jì)的運(yùn)用中由于不具備ISP在線編程技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)展調(diào)試時(shí)，由于對(duì)程序的錯(cuò)誤修正或程序的新增功能需求燒入程序時(shí)，會(huì)對(duì)其呵斥一定的損壞；當(dāng)對(duì)芯片的多次拔插時(shí)，也會(huì)有一定程度的損壞。方案二：采用STCC單片機(jī)作為硬件中心。具有K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器，可以用V的比較低壓任務(wù)，其能與MCS-系列單片機(jī)完全兼容，ATC的功能完全具有，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)展調(diào)試時(shí)，由于對(duì)程序的錯(cuò)誤修正或程序的新增功能需求燒入程序時(shí)，也不用要對(duì)芯片反復(fù)拔插，所以很大程度上對(duì)芯片呵

21、斥損壞根本沒(méi)有。STCC和ATC都是的內(nèi)核，只不過(guò)的內(nèi)部資源比多，比如添加了一個(gè)位的計(jì)數(shù)器T，當(dāng)然相應(yīng)的特殊存放器(SFR)也有了一點(diǎn)變化，另外的內(nèi)存也從的字節(jié)提高到了字節(jié)，ROM也從K提高到K，可以裝下更大的程序，但是假設(shè)單從運(yùn)算速度來(lái)講，由于二者都是的直系后代，根本上可以以為二者運(yùn)算性能一樣。思索到內(nèi)存的添加對(duì)較復(fù)雜的程序帶來(lái)的益處，的總體性能是要比好不少的。另外S比C還添加了ISP功能，就是在線可編程功能，這可是很有用的功能，首先是省去購(gòu)買編程器的錢。兩者在價(jià)錢上區(qū)別不大，綜上比較，根據(jù)本設(shè)計(jì)內(nèi)容選擇方案二。單片機(jī)STCC簡(jiǎn)介STCC是一種高性能、低功耗的CMOS八位微控制器，具有K在系

22、統(tǒng)在線可編程Flash存儲(chǔ)器，運(yùn)用ATMEL公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)C產(chǎn)品引腳和指令完全兼容。片上Flash允許ROM在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有乖巧的位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使其為眾多嵌入式控制運(yùn)用系統(tǒng)提供靈敏的處理方案。 主要特性() 低功耗空閑和掉電方式；() 全靜態(tài)操作：HzHz；() 八個(gè)中斷源；() K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器；() 掉電標(biāo)識(shí)符；() 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；() 與MCS-單片機(jī)產(chǎn)品兼容；() 全雙工UART串行通道；() 三個(gè)位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；() 看門狗定時(shí)器；() 雙數(shù)據(jù)指針；() 次擦寫周期；個(gè)可編程I/O

23、口線。引腳功能闡明 VCC：電源GND：地 P口：位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P端口寫“時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序時(shí)，P口也被作為低位數(shù)據(jù)/地址復(fù)用。在這種方式下，P具有內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P口也用來(lái)接納指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需求外部上拉電阻。P口：具有內(nèi)部上拉電阻的位雙向I/O口，P輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P端口寫“時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口運(yùn)用。作為輸入運(yùn)用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的緣由，將輸出電流IIL。此外，P和P分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的外部

24、計(jì)數(shù)輸入P/T和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的觸發(fā)輸入P/TEX，詳細(xì)如下表所示。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P口接納低位地址字節(jié)。P口引腳的功能引腳號(hào)第二功能P.T定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T的外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出P.TEX定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T的重載/捕捉觸發(fā)信號(hào)和方向控制P.MOSI在系統(tǒng)編程用P.MISO在系統(tǒng)編程用P.SCK在系統(tǒng)編程用 表 .P口：具有內(nèi)部上拉電阻的位雙向I/O口，P輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P端口寫“時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口運(yùn)用。作為輸入運(yùn)用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的緣由，將輸出電流IIL。在方位外部程序存儲(chǔ)器或用位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P口送出高八位地

25、址。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P口也接納一些控制信號(hào)和高位地址字節(jié)。P口：P口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的位雙向I/O口，P輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P端口寫“時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口運(yùn)用。作為輸入運(yùn)用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的緣由，將輸出電流IIL。P口亦作為STCC特殊功能第二功能運(yùn)用，如表所示。 端口引腳第二功能P.RXD(串行輸入口)P.TXD(串行輸出口)P.INTO(外中斷)P.INT(外中斷)P.TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器)P.T(定時(shí)/計(jì)數(shù)器)P.WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P.RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)P口引腳的第二功能RST：復(fù)位輸入。晶振任

26、務(wù)時(shí)，單片機(jī)復(fù)位需求RST腳繼續(xù)個(gè)機(jī)器周期高電平將?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出個(gè)晶振周期的高電平。AXUR地址EH特殊存放器上的Disrto位可以使此功能無(wú)效。Disrto默許形狀下，復(fù)位高電平有效。Flash編程時(shí)，此引腳也用作編程輸入脈沖。在普通情況下，ALE以晶振/的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘運(yùn)用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)，當(dāng)每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)。假設(shè)需求，經(jīng)過(guò)將SFR其地址為EH的第位置“，ALE操作將無(wú)效。這一位置“，ALE僅在執(zhí)行MOVC或MOVX指令時(shí)有效。否那么，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位SFR地址為EH的的第位的設(shè)置對(duì)微控制器

27、處于外部執(zhí)行方式下無(wú)效。CS：外部程序存儲(chǔ)器選通訊號(hào)是外部程序存儲(chǔ)器選通訊號(hào)。當(dāng)S從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。/VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令。必需接地。為執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接納V電壓。XTAL：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL：振蕩器反相放大器的輸出端。溫濕度傳感器選型目前傳感器運(yùn)用非常廣泛，傳感器的種類繁多，本次設(shè)計(jì)選擇DHT和SHT進(jìn)展比較，根據(jù)最適宜本設(shè)計(jì)的方案用之。方案一 DHT： 濕度丈量范圍：%RH； 溫

28、度度丈量范圍： ； 濕度丈量精度： %RH 溫度丈量精度： 方案二 SHT： 濕度丈量范圍：%RH； 溫度丈量范圍：-+.； 溫度丈量精度： . 濕度丈量精度：.%RH雖然SHT丈量精度比較高，但是DHT從價(jià)錢上來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SHT，而且對(duì)于普通溫室溫濕度監(jiān)測(cè)DHT曾經(jīng)完全可以滿足他們的需求，而且還可以節(jié)省本錢，選擇適宜的元器件用做設(shè)計(jì)，DHT曾經(jīng)能滿足他們檢測(cè)的需求，故本次設(shè)計(jì)選擇DHT作為設(shè)計(jì)溫濕度傳感器。實(shí)物圖如下：溫濕度傳感器DHT簡(jiǎn)介數(shù)字溫濕度傳感器DHT是一款含有已校準(zhǔn)熟習(xí)信號(hào)輸出溫濕度復(fù)合傳感器，它運(yùn)用公用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)，確保產(chǎn)品具有杰出的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和極高的可靠

29、性。傳感器包括一個(gè)NTC測(cè)溫元件和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè)性能高的位單片機(jī)相銜接。因此該產(chǎn)品具有質(zhì)量杰出、超快呼應(yīng)、抗干擾才干強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT傳感器都在即為準(zhǔn)確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)展校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的方式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處置過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸間隔 可達(dá)米以上，使其成為給類運(yùn)用甚至最為苛刻的運(yùn)用場(chǎng)所的最正確選擇。產(chǎn)品為針單排引腳封裝，銜接方便。其性能見(jiàn)表.：參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率%RHBit反復(fù)性%RH精度%RH%RH互換性可完全互換量程范圍%RH%RH%

30、RH呼應(yīng)時(shí)間/e(%)，m/s 空氣S遲滯%RH長(zhǎng)期穩(wěn)定性典型值%RH/yr溫度分辨率Bit反復(fù)性精度量程范圍呼應(yīng)時(shí)間/e(%)S表.典型運(yùn)用電路如圖.:圖 .電源引腳DHT的供電電壓為.V。傳感器上電后，要等待 s 以越過(guò)不穩(wěn)定形狀在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳VDD，GND之間可添加一個(gè)nF 的電容，用以去耦濾波。串行接口 (單線雙向)DATA 用于微處置器與 DHT之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,詳細(xì)格式在下面闡明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完好的數(shù)據(jù)傳輸為bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:bit濕度整數(shù)數(shù)

31、據(jù)+bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)所得結(jié)果的末位。用戶MCU發(fā)送一次開(kāi)場(chǎng)信號(hào)后,DHT從低功耗方式轉(zhuǎn)換到高速方式,等待主機(jī)開(kāi)場(chǎng)信號(hào)終了后,DHT發(fā)送呼應(yīng)信號(hào),送出bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從方式下,DHT接納到開(kāi)場(chǎng)信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,假設(shè)沒(méi)有接納到主機(jī)發(fā)送開(kāi)場(chǎng)信號(hào),DHT不會(huì)自動(dòng)進(jìn)展溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速方式。通訊過(guò)程如圖.所示圖 .總線空閑形狀為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT呼應(yīng),主機(jī)把總線拉低必需大

32、于毫秒,保證DHT能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT接納到主機(jī)的開(kāi)場(chǎng)信號(hào)后,等待主機(jī)開(kāi)場(chǎng)信號(hào)終了,然后發(fā)送us低電平呼應(yīng)信號(hào).主機(jī)發(fā)送開(kāi)場(chǎng)信號(hào)終了后,延時(shí)等待-us后, 讀取DHT的呼應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開(kāi)場(chǎng)信號(hào)后,可以切換到輸入方式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖.總線為低電平,闡明DHT發(fā)送呼應(yīng)信號(hào),DHT發(fā)送呼應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高us,預(yù)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以u(píng)s低電平常隙開(kāi)場(chǎng),高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是還是.格式見(jiàn)下面圖示.假設(shè)讀取呼應(yīng)信號(hào)為高電平,那么DHT沒(méi)有呼應(yīng),請(qǐng)檢查線路能否銜接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送終了后，DHT拉低總線us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑形狀。

33、數(shù)字信號(hào)表示方法如圖.所示 圖.數(shù)字信號(hào)表示方法如圖.所示： 圖. 丈量分辨率丈量分辨率分別為 bit溫度、bit濕度。 電氣特性VDD=V，T = ，除非特殊標(biāo)注參數(shù)條件mintypmax單位供電 DC.V供電電流丈量.mA平均.mA待機(jī)uA采樣周期秒次表.注:采樣周期間隔不得低于秒鐘。 運(yùn)用信息超出建議的任務(wù)范圍能夠?qū)е赂哌_(dá)%RH的暫時(shí)性漂移信號(hào)。前往正常任務(wù)條后，傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)形狀恢復(fù)。要加速恢復(fù)進(jìn)程/可參閱.小節(jié)的“恢復(fù)處置。在非正常任務(wù)條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用會(huì)加速產(chǎn)品的老化過(guò)程。電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會(huì)遭到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的分散能夠?qū)е抡闪恐灯坪挽`敏度下降。在一

34、個(gè)純真的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處置將加速實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。高濃度的化學(xué)污染會(huì)導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。置于極限任務(wù)條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，經(jīng)過(guò)如下處置程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時(shí)的形狀。在-和%RH的濕度條件下堅(jiān)持 小時(shí)以上。氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在丈量濕度時(shí)，應(yīng)盡能夠保證濕度傳感器在同一溫度下任務(wù)。假設(shè)與釋放熱量的電子元件共用一個(gè)印刷線路板，在安裝時(shí)應(yīng)盡能夠?qū)HT遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時(shí)堅(jiān)持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，DHT與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡能夠最小，并在兩者之間留出一道縫隙。長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下或劇烈的紫外線輻射中

35、，會(huì)使性能降低。DATA信號(hào)線材質(zhì)量會(huì)影響通訊間隔 和通訊質(zhì)量,引薦運(yùn)用高質(zhì)量屏蔽線。 封裝信息圖. DHT引腳闡明Pin稱號(hào)注釋VDD供電 .VDCDATA串行數(shù)據(jù)，單總線NC空腳，請(qǐng)懸空GND接地，電源負(fù)極表.總線控制器選型CAN總線控制器分為兩類，一類是集成于微處置器中的CAN控制器，另一類是獨(dú)立CAN控制器。集成于微處置器中的CAN控制器自帶MCU，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以減少制版面積、降低系統(tǒng)功耗。獨(dú)立的CAN控制器的優(yōu)點(diǎn)是可以與多種微處置器銜接，運(yùn)用靈敏方便，便于基層開(kāi)發(fā)，并且本錢較低。運(yùn)用獨(dú)立的 CAN控制器潛在的優(yōu)勢(shì)在于，儀表設(shè)計(jì)人員可以大大擴(kuò)展MCU的選擇范圍而不用強(qiáng)求MCU必需內(nèi)含

36、CAN 總線控制模塊，在對(duì)軟件稍作修正后就可以經(jīng)過(guò)SPI接口和MCP交換數(shù)據(jù)。這樣，不需求改換MCU就可以在現(xiàn)有的儀表上添加CAN總線的通訊功能，從而到達(dá)了產(chǎn)品的快速更新，縮短上市時(shí)間，降低產(chǎn)品本錢，提高產(chǎn)質(zhì)量量的目的。CAN總線控制器是以一塊可編程芯片上的邏輯電路的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層次構(gòu)造中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能的器件，對(duì)外它提供了與微處置器的物理線路的接口。消費(fèi)CAN器件的知名廠商有：Intel、PHILIPS、Motorola、TI以及SIEMENS等。目前，我國(guó)工業(yè)上運(yùn)用最廣泛的CAN 控制器芯片當(dāng)屬 PHILIPS公司的 SJA。雖然它具有低本錢，高可靠性，支持遠(yuǎn)間隔 通訊等特點(diǎn)，但它

37、在運(yùn)用中也具有一些缺陷，比如地址總線和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用常導(dǎo)致接口效率低下；接納和發(fā)送緩沖器的個(gè)數(shù)太少，導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐率低下；占用單片機(jī)的IO口多，硬件復(fù)雜；屏蔽器和過(guò)濾器的設(shè)置不夠靈敏，不能滿足同時(shí)需求更多屏蔽和過(guò)濾條件的要求等。為了滿足以上要求，Microchip公司推出了CAN總線控制器芯片MCP ，它符合CAN .B技術(shù)規(guī)范并帶有符合工業(yè)規(guī)范的SPI串行接口，容易實(shí)現(xiàn)，銜接簡(jiǎn)一方便，是目前市場(chǎng)上體積最小，最易于運(yùn)用也是最節(jié)約本錢的獨(dú)立 CAN控制器芯片。運(yùn)用獨(dú)立的 CAN控制器潛在的優(yōu)勢(shì)在于，儀表設(shè)計(jì)人員可以大大擴(kuò)展MCU的選擇范圍而不用強(qiáng)求MCU必需內(nèi)含CAN 總線控制模塊，在對(duì)軟件稍作

38、修正后就可以經(jīng)過(guò)SPI接口和MCP交換數(shù)據(jù)。這樣，不需求改換MCU就可以在現(xiàn)有的儀表上添加CAN總線的通訊功能，從而到達(dá)了產(chǎn)品的快速更新，縮短上市時(shí)間，降低產(chǎn)品本錢，提高產(chǎn)質(zhì)量量的目的。綜上可知，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有獨(dú)立的單片機(jī)，應(yīng)選擇獨(dú)立的CAN總線MCP控制器，可以降低本錢、靈敏地?cái)U(kuò)展節(jié)點(diǎn)功能。CAN總線控制器MCP簡(jiǎn)介MCP可以發(fā)送和接納規(guī)范數(shù)據(jù)幀以及擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀，并具有接納過(guò)濾和信息管理的功能。經(jīng)過(guò)其SI引腳同MCU進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)Mpbs。 MCU可以經(jīng)過(guò)MCP與CAN總線上的其他MCU進(jìn)展通訊。MCP內(nèi)含個(gè)字節(jié)的發(fā)送緩沖器，個(gè) 字節(jié)的接納緩沖器，并且具有靈敏的中斷才干、幀屏

39、蔽和過(guò)濾、幀優(yōu)先級(jí)設(shè)定等特性。這些特點(diǎn)使得MCU對(duì)于CAN總線的操作變得非常簡(jiǎn)單。MCP的主要功能參數(shù)如下：支持CAN協(xié)議 .A/.B；最大可編程波特率為 MPbs；有規(guī)范幀和擴(kuò)展幀兩種數(shù)據(jù)幀可供選擇，每個(gè)幀中的數(shù)據(jù)段長(zhǎng)可為-字節(jié)；支持遠(yuǎn)程幀；內(nèi)含個(gè)發(fā)送緩沖器和個(gè)接納緩沖器，并且其優(yōu)先級(jí)可編程設(shè)定；內(nèi)含個(gè)字節(jié)的接納過(guò)濾器和個(gè)字節(jié)的接納過(guò)濾屏蔽器；具有Loop-Back(自環(huán)檢測(cè))方式；規(guī)范幀的數(shù)據(jù)段的前兩個(gè)字節(jié)的單獨(dú)過(guò)濾功能；支持比CAN更高層的協(xié)議，如：DeviceNet。MCP的主要電氣特性如下：任務(wù)電壓：.V-.V；具有低功耗睡眠形狀；任務(wù)電流：mA待機(jī)電流uA/.V；任務(wù)溫度：I(-+

40、)、E-+；具有高速 SPI接口MHz ；支持 SPI，和 SPI，兩種方式；具有 個(gè)中斷接口；具有可編程分頻系數(shù)的時(shí)鐘脈沖輸出引腳；支持最高可達(dá)MHz 的時(shí)鐘脈沖輸入信號(hào)；具有可選擇使能的中斷輸出引腳。內(nèi)部構(gòu)造和任務(wù)原理圖.圖.為 MCP的內(nèi)部構(gòu)造與任務(wù)原理圖，其中CAN模塊包括CAN協(xié)議機(jī)和發(fā)送、接納緩沖器以及他們的屏蔽器、過(guò)濾器。CAN協(xié)議機(jī)主要擔(dān)任與CAN總線的接口，SPI接口邏輯擔(dān)任實(shí)現(xiàn)與MCU的接口，而緩沖器、過(guò)濾器組和控制邏輯以及與之相關(guān)的位定時(shí)發(fā)生器、控制和中斷存放器那么擔(dān)任實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)方式的設(shè)定和操作控制。MCP在CAN總線上的數(shù)據(jù)接納是經(jīng)過(guò)兩個(gè)接納緩沖器，兩個(gè)接納屏蔽器，六

41、個(gè)接納過(guò)濾器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CAN總線上只需同時(shí)滿足了至少恣意一個(gè)接納屏蔽器和一個(gè)接納過(guò)濾器的條件的幀才可以進(jìn)入接納緩沖器.MCU可以經(jīng)過(guò)SPI接口來(lái)讀取接納緩沖器里的數(shù)據(jù)。MCP對(duì)CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送那么沒(méi)有限制，只需用MCU經(jīng)過(guò)SPI接口將待發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入MCP的發(fā)送緩沖器，然后再調(diào)用RTS發(fā)送懇求命令即可將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。具有靈敏的中斷管理功能，它有個(gè)中斷源，包括發(fā)送、接納中斷，各種錯(cuò)誤中斷以及總線喚醒中斷等。MCU可以經(jīng)過(guò)對(duì)MCP的中斷允許控制存放器CANINTE的設(shè)置來(lái)設(shè)定和屏蔽各種中斷的發(fā)生條件，并可以經(jīng)過(guò)讀取MCP的中斷標(biāo)志位存放器CANINTF或者經(jīng)過(guò)MCP的Read

42、Status讀形狀存放器命令讀取CANSTAT存放器中的ICOD部分來(lái)判別當(dāng)前中斷的中斷源。CAN總線驅(qū)動(dòng)器在CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)總線迅速普及的今天，CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)總線的運(yùn)用場(chǎng)所也隨之多元化，大型遠(yuǎn)間隔 的現(xiàn)場(chǎng)CAN-bus網(wǎng)絡(luò)隨處可見(jiàn)。由此帶來(lái)一個(gè)現(xiàn)實(shí)，假設(shè)單個(gè)CAN-bus節(jié)點(diǎn)的電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，往往會(huì)出現(xiàn)總線通訊不良，甚至由于收發(fā)器電路而損壞整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的情況；尤其在環(huán)境惡劣的場(chǎng)所，這種危險(xiǎn)就更多存在！為了防止不用要的損壞，提高可靠性，需求在CAN-bus節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)采取維護(hù)措施，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高性能！普通情況下，需求在CAN控制器與CAN收發(fā)器之間采取隔離措施，在CAN-bus總線上加

43、總線維護(hù)器件。同傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，如圖.所示以CTM為代表的隔離CAN收發(fā)器具備更高的集成度、更高的可靠性和更具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)錢，可以協(xié)助 運(yùn)用者降低整體的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和采購(gòu)本錢。由圖可知CTM將CAN總線收發(fā)器功能與隔離功能集合于一身，既節(jié)省了本錢又為電路板節(jié)省了空間。綜上，本設(shè)計(jì)選擇CTM作為CAN總線驅(qū)動(dòng)器。圖.CAN總線驅(qū)動(dòng)器CTM簡(jiǎn)介功能特性具有隔離、ESD維護(hù)功能； 電磁輻射EME極低；完全符合ISO 規(guī)范的CAN收發(fā)器；電磁抗干擾EMI性極高；速率最高達(dá)Mbit/s；無(wú)需外加元件可直接運(yùn)用；隔離電壓：DC V；至少可銜接個(gè)節(jié)點(diǎn)；工業(yè)級(jí)溫度范圍：-；高低溫特性好，能滿足工業(yè)級(jí)產(chǎn)品技術(shù)要求。內(nèi)

44、部構(gòu)造如圖.圖. CTMT是高速隔離CAN收發(fā)器，內(nèi)部集成了一切必需的電氣元件，包括隔離電路、CAN收發(fā)器、總線維護(hù)、電源電路，這些都被集成在小于平方厘米的模塊中。CTMT的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平，并且具有DC V隔離功能、ESD維護(hù)功能及TVS管防總線過(guò)壓。顯示器選型方案一：數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，起驅(qū)動(dòng)方式分別為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，靜態(tài)驅(qū)動(dòng)編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高但是占用I/O端口多，在十幾運(yùn)用時(shí)必需添加譯碼器驅(qū)動(dòng)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)，添加了硬件電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)電路是最廣泛的顯示方式之一，其可以節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗低。針對(duì)數(shù)碼管

45、，其顯示單調(diào)不具備數(shù)據(jù)的直觀性。方案二：LCD液晶顯示，具有字符發(fā)生器ROM，可顯示種字符個(gè)x點(diǎn)陣字符和個(gè)x點(diǎn)陣字符和，具有個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可以自定義個(gè)x點(diǎn)陣字符或個(gè)x點(diǎn)陣字符。具有個(gè)字節(jié)的RAM，規(guī)范的接口特性，適配m系列mpu的操作時(shí)序。模塊構(gòu)造輕巧、緊湊、裝配容易，像素分辨率高,尺寸小。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，只需同時(shí)能直觀地顯示溫度濕度出來(lái)就可以了，選擇LCD可以把溫濕度很直觀的顯示出來(lái)，而且不占用資源，在設(shè)定閾值時(shí)更能簡(jiǎn)約明了，能顯示兩行字符，恰好對(duì)應(yīng)分配給溫度和濕度，本次設(shè)計(jì)選擇LCD為顯示元件。液晶顯示器LCD簡(jiǎn)介液晶也叫字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液

46、晶模塊它有假設(shè)干個(gè)X或者X等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正由于如此所以它不能顯示圖形LCD是指顯示的內(nèi)容為X即可以顯示兩行，每行個(gè)字符液晶模塊顯示字符和數(shù)字。具有個(gè)字節(jié)的RAM，規(guī)范的接口特性，適配M系列MPU的操作時(shí)序。模塊構(gòu)造緊湊、輕巧、裝配容易，像素尺寸小，分辨率高。顏色分單色黑白、彩色兩種。LCD實(shí)物圖如下： 圖.硬件電路系統(tǒng)電路總圖系統(tǒng)電路由兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)組成，其中一個(gè)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)為接納節(jié)點(diǎn)。在發(fā)送節(jié)點(diǎn)電路模塊設(shè)有單片機(jī)最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路、溫濕度采集電路、按鍵電路、顯示電路以

47、及報(bào)警電路，在接納節(jié)點(diǎn)設(shè)有單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通訊。如以下圖所示： 圖. 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)STCC、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成。單片機(jī)的P口和MCP控制器的地址/數(shù)據(jù)口相連，并作為CAN控制器的片選控制端口，P口作為鍵盤輸入和報(bào)警控制端口，P口作為顯示輸出端口，P.口記錄濕度傳感器的脈沖信號(hào)，外部中斷INT接納CAN控制器的中斷信號(hào)。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖.所示。圖. 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路復(fù)位電路設(shè)計(jì)RST引腳是單片機(jī)復(fù)位端，高電頻有效。在引腳端輸入至少延續(xù)兩個(gè)單片機(jī)周期的高電頻，單片機(jī)復(fù)位。運(yùn)用時(shí)，在引腳與VSS引腳之間接一個(gè)K的下拉電阻

48、，與VCC引腳之間接一個(gè)約F的電解電容，即可保證上電自動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)為開(kāi)機(jī)復(fù)位，電路如圖.所示：圖. 復(fù)位電路晶振電路設(shè)計(jì)單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)穩(wěn)定提供周期性的時(shí)鐘信號(hào)，一個(gè)晶振通常是一個(gè)系統(tǒng)共用，以使系統(tǒng)各部分堅(jiān)持同步，有些通訊系統(tǒng)的射頻和基頻運(yùn)用不同的晶振，而是經(jīng)過(guò)電子調(diào)整頻率的方法堅(jiān)持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合運(yùn)用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率，可以用于同一個(gè)晶振項(xiàng)鏈的不同鎖相環(huán)來(lái)提供的。本設(shè)計(jì)中晶振電路如圖.所示圖. 晶振電路供電電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用USB供電。USB接口有四個(gè)觸點(diǎn)，分別是電源+V、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)+、電源地，USB設(shè)備與計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)“數(shù)據(jù)+和“數(shù)據(jù)通道進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，“+V、“

49、電源地具有為外部設(shè)備供電的才干。本設(shè)計(jì)供電電路如圖.所示：當(dāng)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)電路得電。圖. 供電電路溫濕度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)電路主要是用來(lái)檢測(cè)當(dāng)下溫室環(huán)境中的溫濕度，并將所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中進(jìn)展處置。主要由溫濕度傳感器DHT構(gòu)成，引腳接+V電源，引腳與C的P.口相連，進(jìn)展采集的溫濕度數(shù)據(jù)的傳送，引腳懸空，引腳接地。如圖.所示： 圖.溫濕度檢測(cè)電路鍵盤設(shè)計(jì)按鍵是用來(lái)設(shè)定溫度、濕度上下限報(bào)警值，查看溫度、濕度上下限報(bào)警值。主要有個(gè)按鍵，分別是功能選擇鍵、添加鍵、減少鍵。三個(gè)按鍵分別接到C的P口，鍵盤電路如以下圖.所示： 圖. 鍵盤電路 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路是用來(lái)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)下溫室環(huán)境中的溫濕

50、度值，方便人們對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)展監(jiān)控。運(yùn)用時(shí)，將P口與LCD的數(shù)據(jù)線相連，P口與LCD的控制線相連，其中，LCD第腳RS為存放器選擇，第腳RW為讀寫信號(hào)線，第腳E為使能端。第腳：DD為位雙向數(shù)據(jù)線。因此在編寫軟件時(shí)需求做處置，使讀取正確。LCD顯示電路如以下圖所示：圖. 顯示電路報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了平安消費(fèi)，對(duì)于一些重要的系統(tǒng)部位或參數(shù)，都設(shè)有緊急形狀報(bào)警系統(tǒng)，以便提示操作人員留意采取緊急措施。其方法就是把傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MCU進(jìn)展數(shù)據(jù)處置、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)展比較，假設(shè)高于上限值或低于下限值那么進(jìn)展報(bào)警，否那么就作為采樣的正常值，進(jìn)展顯示和控

51、制。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)蜂鳴器電路，由C的P口進(jìn)展控制。假設(shè)溫度和濕度都沒(méi)有超越或低于程序設(shè)定值時(shí),蜂鳴器不發(fā)出報(bào)警聲，顯示器正常顯示.如過(guò)溫度和濕度任何一個(gè)參數(shù)沒(méi)有在設(shè)定范圍內(nèi),那么蜂鳴器導(dǎo)通，發(fā)出報(bào)警聲。如以下圖所示：圖.CAN接口電路CAN接口電路主要由CAN控制器MCP和CAN驅(qū)動(dòng)器CTM構(gòu)成。CAN總線控制器的地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線與單片機(jī)的P口相連，并將中斷輸出到單片機(jī)中端口，總線控制器串行數(shù)據(jù)輸出線(TX)和串行數(shù)據(jù)輸入線(RX)銜接至總線驅(qū)動(dòng)器CTM，總線驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過(guò)有差分發(fā)送和接納功能的兩個(gè)總線端CANH和CANL銜接至CAN總線電纜。CAN總線鏈路層的規(guī)定主要由CAN總線控制器實(shí)現(xiàn)，物

52、理層的規(guī)范主要由CAN總線驅(qū)動(dòng)起來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于CTM自帶電氣隔離的功能，故不需求光電耦合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和信息采集電路的電氣隔離，便可保證總線網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)單片機(jī)編程控制CAN總線控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)CAN總線節(jié)點(diǎn)間的通訊CAN控制器。CAN接口電路如圖.所示。圖. CAN接口電路軟件設(shè)計(jì)程序主要包括主程序、CAN控制器初始化程序、濕濕度檢測(cè)中斷程序、接納程序和發(fā)送程序。其中主程序主要完成中斷初始化、鍵盤掃描、溫濕度檢測(cè)和溫濕度顯示及報(bào)警等功能；CAN控制器初始化程序主要完成MCP的初始化設(shè)置；接納程序由單片機(jī)的外部中斷完成，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接納報(bào)文的處置；發(fā)送程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)文的發(fā)送。基于CAN

53、現(xiàn)場(chǎng)總線的溫室溫濕度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)多點(diǎn)溫濕度采集測(cè)控系統(tǒng)，溫度、濕度多點(diǎn)采集與控制處置是一個(gè)綜合性強(qiáng)、涉及面廣的系統(tǒng)，可以對(duì)不同對(duì)象的溫度、濕度進(jìn)展監(jiān)測(cè)，具有較強(qiáng)的運(yùn)用性。由于是多點(diǎn)采集溫、濕度，而且在一定的空間內(nèi)，那么不能利用分機(jī)不定時(shí)的向主機(jī)發(fā)送溫、濕度采集數(shù)據(jù)，假設(shè)這樣就會(huì)出現(xiàn)測(cè)控反復(fù)或者各點(diǎn)信息擠占通訊回路。因此，為了防止出現(xiàn)上述景象，這里將采用主機(jī)定時(shí)每隔ms依次發(fā)送上各個(gè)分機(jī)發(fā)送地址信息的方式，接到相應(yīng)分機(jī)地址的分機(jī)才作出反響；而沒(méi)有接到相應(yīng)分機(jī)地址的分機(jī)將處于待定形狀，等待下一次主機(jī)發(fā)送的信息。在設(shè)計(jì)總線通訊協(xié)議時(shí)，分別對(duì)各個(gè)下位機(jī)分機(jī)進(jìn)展地址編號(hào)，下位機(jī)及主機(jī)都銜接在物理總

54、線CAN總線上，這樣便于主分機(jī)的通訊，也簡(jiǎn)化了控制設(shè)計(jì)的布線。主機(jī)發(fā)送下位機(jī)的編號(hào)地址來(lái)采集相應(yīng)下位機(jī)的溫、濕度信息，經(jīng)過(guò)并調(diào)用溫、濕度采樣子程序，判別下位機(jī)處的傳感器采集的溫、濕度能否在程序的預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)：假設(shè)不在預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)便發(fā)一脈沖信號(hào)設(shè)置為：，啟動(dòng)外部報(bào)警安裝，此時(shí)調(diào)用掃描顯示方程子程序，當(dāng)主機(jī)發(fā)送該下位機(jī)地址所采集的溫、濕度在預(yù)置值范圍內(nèi)時(shí)，便又會(huì)發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)設(shè)置為：封鎖外部報(bào)警電路；假設(shè)采集的溫、濕度數(shù)據(jù)在預(yù)置值范圍內(nèi)，CPU不會(huì)發(fā)送一脈沖信號(hào)給外部報(bào)警電路，而是前往進(jìn)展下一下位機(jī)的溫、濕度采集，并判別。如此循環(huán)的進(jìn)展多點(diǎn)的溫、濕度測(cè)控。下位機(jī)通訊方式CAN總線通訊協(xié)議格式中有

55、四種幀格式：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯(cuò)幀和超載幀，其中數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的發(fā)送需求在CPU控制下進(jìn)展，而出錯(cuò)幀和超載幀的發(fā)送那么是在錯(cuò)誤發(fā)生或超載發(fā)生時(shí)自動(dòng)進(jìn)展的。因此人們更關(guān)懷前兩個(gè)幀的構(gòu)造。一個(gè)完好的數(shù)據(jù)幀格式，除仲裁段、控制段和數(shù)據(jù)段外都是CAN控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)加上去的，而仲裁段、控制段和數(shù)據(jù)段那么必需由CPU控制給出。下位機(jī)經(jīng)過(guò)CAN總線一幀一幀的發(fā)送信息，接到主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的信息后，各下位機(jī)便發(fā)送出各自的：分機(jī)編號(hào)、溫度值、濕度值、終了標(biāo)志；分機(jī)編號(hào)前面曾經(jīng)設(shè)置，而這里的溫、濕度傳感器能把溫、濕度值轉(zhuǎn)換成位二進(jìn)制方式；終了標(biāo)志可以設(shè)置為：FFFFH。主程序流程圖主程序要完成中斷初始化，并調(diào)用

56、MCP初始化程序，對(duì)鍵盤的掃描并存儲(chǔ)設(shè)定的溫濕度上下限及相應(yīng)的控制信息，對(duì)溫濕度信號(hào)進(jìn)展采樣，同時(shí)將系統(tǒng)采集的溫濕度數(shù)據(jù)幀發(fā)送到總線上，并將溫濕度值和報(bào)警信息送往LCD液晶顯示器。初始化完成后，系統(tǒng)將開(kāi)場(chǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并進(jìn)展溫濕度檢測(cè)、鍵盤掃描及定時(shí)處置等操作。主程序流程圖如.所示。開(kāi)場(chǎng)中斷初始化MCP初始化調(diào)用鍵盤掃描程序存儲(chǔ)溫濕度限值及控制信息調(diào)用溫度采樣程序調(diào)用發(fā)送程序調(diào)用LCD顯示程序圖. 主程序流程圖MCP初始化程序流程圖CAN初始化主要是設(shè)置CAN的通訊參數(shù)，需求設(shè)置的存放器有：方式存放器、時(shí)分存放器、接受代碼存放器、屏蔽存放器、總線定時(shí)存放器、輸出控制存放器等。需求留意的是這些存放器

57、僅能在復(fù)位期間進(jìn)展訪問(wèn)，因此，這些存放器初始化前，必需確保系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位形狀，并且系統(tǒng)中各CAN控制器的總線定時(shí)存放器的初始化字必需一樣。信息從CAN控制器發(fā)送到CAN總線是由CAN控制器自動(dòng)完成的，發(fā)送程序只需將發(fā)送的信息幀送到CAN的發(fā)送緩沖區(qū)，且啟動(dòng)發(fā)送命令即可。MCP控制器初始化主要完成任務(wù)方式設(shè)置、接納濾波方式設(shè)置、接納屏蔽存放器和接納代碼存放器的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許存放器設(shè)置等。MCP初始化程序流程圖如以下圖.所示。開(kāi)場(chǎng)置復(fù)位形狀接納代碼存放器賦初值開(kāi)中斷設(shè)置總線定時(shí)存放器任務(wù)方式時(shí)鐘分頻去除錯(cuò)誤存放器和代碼捕捉存放器前往正常方式接納屏蔽存放器賦初值前往圖. MCP初始化程

58、序流程圖發(fā)送程序流程發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)時(shí)，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合為一幀報(bào)文，送入MCP發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)MCP發(fā)送。如以下圖所示：圖.發(fā)送程序流程圖接納程序流程數(shù)據(jù)幀的接納在外部中斷效力程序里面完成，其中當(dāng)MCP將總線驅(qū)動(dòng)器收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存入接納緩沖區(qū)后即給單片機(jī)產(chǎn)生中斷，提示單片機(jī)對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)展接納。接納程序流程圖如以下圖.所示。圖. 接納程序流程圖結(jié)論基于CAN總線的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫濕度檢測(cè)電路、鍵盤電路、顯示電路、報(bào)警電路、CAN控制器、CAN收發(fā)器和電源電路構(gòu)成。本系統(tǒng)以單片機(jī)STCC為主控制器，鍵盤設(shè)定溫濕度的上下限，由溫濕度傳感器檢測(cè)溫室內(nèi)的溫度并送往單片機(jī)，LCD實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)的溫濕度值及報(bào)警信息，單片機(jī)經(jīng)過(guò)CAN總線控制器和CAN驅(qū)動(dòng)器銜接至CAN總線，與總線的其他節(jié)點(diǎn)通訊，實(shí)現(xiàn)溫濕度值的檢測(cè)、處置及監(jiān)控。本設(shè)計(jì)綜合利用單片機(jī)技術(shù)、CAN