智能仪表的设计及CAN总线接口技术研究..docVIP

基于CAN总线的无线温湿度采集系统的设计 1绪论 1 1.1智能仪表的发展及其特点 1 1.2 CAN总线特点及其在智能仪表中的应用现状 1 1.3 课题的提出及研究意义 1 2现场总线控制系统 2 2.1现场总线概述 2 2.2现场总线系统的特点 2 2.2.1现场总线系统的结构特点 2 2.2.2现场总线系统的技术特点 2 2.3现场总线的优点 3 3 CAN总线(控制器局域网)介绍 3 3.1CAN的基本概念 3 3.2 CAN的层次结构 4 3.2.1逻辑链路控制 (LLC)子层 4 (1) LLC子层功能 4 3.2.2媒体访问控制(MAC)子层 4 3.2.3物理层 5 3.3 CAN总线的应用 5 4 系统方案设计 6 4.1系统功能描述 6 4.2 方案论证 6 4.2.1主控芯片部分选择 6 4.2.2 传感器选择 6 5 基于CAN温湿度仪表分布式测量系统的硬件设计 7 5.1单片机AT89S52简介 8 5.2 单片机应用知识 8 5.2.1单片机中断知识 8 5.2.2单片机的定时/计数器 9 5.3CAN总线节点硬件电路及设计 10 5.3.1 CAN总线控制器SJA1000介绍 10 5.3.2 CAN总线收发器PCA82C250介绍 12 5.3.3 CAN节点硬件电路 13 5.4温湿度传感器电路设计 14 5.4.1 SHT11的结构 14 5.4.2 内部命令与接口时序 16 5.4.3 温度和湿度值的计算 17 5.4.4 温湿度测量电路设计 18 5.5显示模块 18 5.5.1液晶显示模块结构特点 18 5.5.2 读、写操作时序 21 5.5.3 单片机与液晶模块电路设计 22 6 系统软件设计 22 6.1软件总体构想 22 6.2系统总体流程图 23 6.3模块的划分与软件设计 23 6.3.1温湿度采集模块的软件设计 23 6.3.2CAN通信模块的软件设计 25 7 系统测试及检测设计 27 7.1 硬件电路的测试 27 7.2 软件测试 28 7.2.1 CAN节点的自收发通信测试 28 7.2.2 CAN节点网络的通信测试 29 7.3温湿度精度测试 29 7.3.1测量结果对比 29 7.3.2误差原因分析 29 7.3.3 减少测量误差采取的措施 29 7.4 系统调试结果 30 8结论 30 9 系统缺陷及建议 30 附录A： 32 附录B： 33 附录C： 34 1绪论 仪器、仪表是物质世界进行测量与控制的基础手段和设备。任何一个工业生产过都需要一定的检测技术和相应的仪表，以便于对生产过程进行测量、监视、控制和保护。因此，仪表在生产过程中承担着非常重要的作用。现代仪器、仪表随着电子管的诞生而出现的电子仪表。智能仪表是一种典型的微机（目前主要采用单片机）应用系统，它是计算机技术与仪表技术相结合的产物，它所具有的软件功能意味着可将人的智能嵌入其中。无论在测量速度、精度、自动化程度还是性价比等方面，都是传统仪器、仪表所不可比拟的，智能仪表已成为仪器、仪表的发展方向。 1.1智能仪表的发展及其特点 智能仪表是新一代的电子仪器，它是由传统仪表发展而来，但与传统仪表相比又有着较大的区别。从原理上来看，它的发展主要经历了模拟式仪表、数字式仪表、智能式仪表三代。 微处理器在智能仪表中的作用，可以归结为两大类：对测试过程的控制和测试数据的控制。与传统仪器、仪表相比，智能仪表主要具有以下特点： (1) 操作自动化。仪表的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。 (2) 具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。 (3) 具有数据处理功能，这是智能仪表的主要优点之一。智能仪表由于采用了单片机或控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。 (4) 具有友好的人机对话能力。智能仪表使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪表还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪表的操作更加方便直观。 (5) 具有可程控操作能力。一般智能仪表都配有RS232、RS485或现场总线等标准的通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。 1.2 CAN总线特点及其在智能仪表中的应用现状 目前，