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一種基于CAN總線的溫度控制系統設計論文
摘要：
根據溫度控制系統的需要，本文設計了一種基于CAN總線的溫度控制系統，該系統觀測節點采用80C552單片機作為主控制器，控制并處理采集到的溫度數據，并通過CAN控制器SJA1000將數據送至上位機。該系統結構簡單、可靠性高，便于擴展及維護。
關鍵詞：CAN總線80C552SJA1000溫度控制系統
溫度是工業對象中主要的被控參數之一，隨著微機和電子技術的飛速發展，微機測控技術在溫度測量與控制中廣泛使用，該控制簡單方便，測量精度高，測量范圍廣。
由于CAN總線廣泛應用于從高速網絡到低成本的多線路網絡，實現控制系統中的各檢測和執行機構之間的數據通信。所以本文設計了一種基于CAN總線的溫度測量和控制裝置，能夠對加熱爐中的溫度進行測量，并根據溫度設定值給出的調節量，驅動控制電路，對爐溫進行控制。
1、系統總體結構。
基于CAN總線的溫度控制系統總體結構如圖1所示。在該系統中，被控對象是加熱爐，被控參數是加熱爐內的爐溫，該系統主要由上位機和各個CAN總線智能測控節點組成，上位機主要采用傳統的PC機，并通過CAN總線智能適配卡PCCAN與分布在CAN總線上的各個智能測控節點進行通信，并接受下位機采集的數據，下位機主要是采集各個測控節點觀測加熱爐內的溫度參數。
2、CAN總線智能測控節點硬件結構。
下位機的CAN總線智能觀測節點在系統中主要作用是對現場溫度數據進行采集和控制以及與CAN總線進行通信。
下位機CAN智能觀測節點采用Philips公司生產的80C51系列單片機80C552作為主控制器，該控制器以80C51為內核，指令系統與MCS—51系列單片機完全兼容。使用80C552控制器進行設計，可以簡化硬件裝置，從而使系統的穩定性和可靠性顯著提高。通信接口部分采用Philips公司生產的CAN通信控制器SJA1000和CAN總線驅動器PCA82C250，實現與CAN總線的數據通信。
3、CAN通信接口硬件電路設計。
CAN總線控制器SJA1000由微控制器80C552通過P0口的8位地址數據復用總線和讀寫控制信號進行控制。SJA1000的中斷請求信號INT接80C552的外部中斷輸入INT0，CAN總線控制器可以通過中斷方式與微控制器進行數據傳輸。
SJA1000的片選信號CS由微控制器80C552的P2。1提供，在訪問SJA1000時，只要P2。1引腳輸出低電平即可。SJA1000的Tx0和Rx0與82C250的TxD和RxD相連，82C250的CANH和CANL引腳各自提供一個5Ω電阻與CAN總線相連，起限流電阻作用，保護82C250免受過流沖擊。另外兩根CAN總線輸入端和地之間分別接一個防雷二極管，CAN總線兩端接有120Ω電阻，起匹配總線阻抗，提高數據通信的抗干擾性和可靠性。
4、系統軟件設計。
系統軟件設計包括智能測控節點軟件設計和測控節點與上位機通信設計兩部分。
（1）智能測控節點的軟件設計。
測控節點軟件設計包括三大部分：80C552單片機與CAN總線初始化、溫度數據采集與處理及數據的發送與接收。設計中采用模塊化設計思路。
80C552單片機初始化包括I/O口初始化、A/D轉換初始化和為傳感器接口分配合適的存儲單元，SJA1000初始化包括主要是設置CAN的通信參數：波特率、發送通道、接收通道、標識符碼等信息。
初始化結束之后，80C552單片機開始啟動數據采集通道，調用A/D轉換子程序及數據采集與處理子程序，數據經過處理后單片機將數據送至數據存儲區，同時送往LCD進行顯示，當單片機接收到上位機要求發送數據請求時，啟動發送子程序，將數據傳送至上位機。
（2）上位機與智能測控節點的通信設計。
上位機與80C552單片機之間的通信設計主要有：通信協議的設定、SJA1000初始化及報文的發送與接收，SJA1000初始化已經在80C552單片機初始化階段完成，根據所設計的溫度控制系統需要，報文格式采用標準幀格式。
發送子程序過程如下：發送子程序將數據存儲區待發送的數據取出，加上標識符等信息，組成信息幀，待發送緩沖區數據清空后，將信息幀發送至SJA1000的發送緩沖區。在接收到上位機發送的控制命令后，啟動發送子程序，將信息數據發送出去。
相反，接收過程如下：信息從CAN總線送至SJA1000的接收緩沖區，接收程序從接收緩沖區讀取信息，并將其存入數據緩沖區，接收方式采用中斷接收。
5、結語。
本文主要介紹了一種基于CAN總線的溫度控制系統，重點介紹了系統總體設計方案及CAN總線通信系統，采集的溫度數據通過CAN總線傳送至上位機，方便后期的數據分析，上位機通過軟件查詢方式，可以實現CAN總線接口的即插即用，使多個溫度測控節點構成一個完整的控制系統，降低了成本，同時方便于后期性能的擴展和系統維護。
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