基于CAN总线的智能温度传感器设计
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经 验 交 流 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 0 7 年 第2 6 卷 第0 7 期 基于 C A N总线的智能温度传感器设计 梁 绒 香(宝鸡文理学院电气系,陕西,宝鸡 7 2 1 0 0 7)摘 要:系统地介绍了一 一 种以AT8 9 C 5 l 做控制器和I n t e 1 8 2 5 2 7 独立 C AN总线控制器为核心组成的 C AN总线智能温度传感器的设 计方法,并给出其硬件原理图和软件流程图以及初始化程序。关键词:C AN总线;I n t e 1 8 2 5 2 7;单片机;温度采集;智能传感器 中途分类号:T i t 8 l l 文献标识码:B 文章编号:l 0 0 3 7 2 4 l(2 0 0 7)0 7 0 0 8 l 一 0 3 An I n t e l l i g e n t T e mp e r a t u r e Se n s o r b a s e d o n t h e CAN Bu s LI ANG Ro n g x i a n g (T h e B a o J i I n s t i t u t e o f A r t s&S c i ,B a o j i 7 2 1 0 0 7,C h i n a)Ab s t r a c t:Th i s p a p e r p r e s e n t s t h e d e s i g n o f a t e mp r e c t u r e s e ns o r b a s e d o n t h e mi c r o c o n t r o l l e r A T8 9 C5 1 a n d t h e i n d e p e n d e n t CAN c o n t r o l l e r I n t e 1 8 2 5 2 7 T he s o ftwa r e flo w c h a r t a n d t h e i n i t i a l i z a t i o n p r o g r a m a r e a l s o g i v e n Ke y W o r d s:CAN b us;I n t e l 8 2 5 2 7;s i n g l e c h i p;t e mp r e c t u r e c o l l e c t i o n;i n t e l l i g e n t s e n s o r 1 引言 传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高 新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志,它与通信技 术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。而现场总线是计 算机、通讯、控制三种技术的集成。因而带有现场总线的智能传 感器成为目前工业控制领域的研发热点之一。C A N(C o n t r o l l e r A r e a N e t wo r k,控制局域网)属于工业 现场总线,是德国B o s c h 公司2 O 世纪8 O 年代初作为解决现代汽车 中众多的控制与测试仪器间的数据交换而开发的一种通信协议。1 9 9 3 年 l 1 月,I S O正式颁布了高速通信控制局域网(C AN)的国 际标准(I S O1 1 8 9 8)。C AN是一种支持分散实时控制系统的串行 通讯协议,并具有较高的安全等级。C AN可以被用于多主机系统,尤其适合于网络智能型设备以及系统或子系统中的传感器和执行 器件。C AN总线系统中现场数据的采集由传感器完成,本文给出 一种由AT 8 9 C 5 1 单片机和8 2 5 2 7 独立C AN总线控制器为核心构 成的智能温度传感器 电 路,在普通温度传感器基础上形成可 接收多路模拟量输人和智能传感器节点。图l 为 C A N总线网络 拓扑结构总线框图,主要由主机和各节点组成,主机和节点之间通 过C A N收发器及C A N 控制器相连,单个节点包括一个单片机控 制器、一个C A N收发器和一个 C A N控制器。主机接收各节点发 送的现场温度数据,主机经过综合计算、判断作出相应的控制命 收稿 日期:2 0 0 6 0 9 1 8 令,这些命令将通过C AN总线传送至各节点。各节点由单片机作 为控制器,它用于采集现场的温度参数,并执行主机发送的各项命 令,这些命令将最终传送至各执行机构。图1 系统总线拓扑结构图 2 独立C A N总线控制器 8 2 5 2 7 介绍 I n t e l 8 2 5 2 7 控制器芯片是I n t e l 公司I n t e l 8 2 5 2 6 C AN控制 器芯片的替代产品,也是支持 C AN规范2 0 B标准和扩展报文格 式的第一个 C A N控制器芯片。I n t e l 8 2 5 2 7 具有一个功能强大的 C P U接口,它可以直接接口至不同的C P U,并可以配置为l 6 位分 时复用的地址 数据总线接12 1,使其可以更充分的利用l 6 位或3 2 位C P U的强大功能。此外,当不需要并行 C P U接13时,8 2 5 2 7 提 维普资讯 http:/ 自 动 化 技 术与 应用 2 0 0 7 年 第2 6 卷 第0 7 期 经 验 交 流 T lec h nic aI Co m mun i c at ion s 供了灵活有效的串行接口进行通讯。8 2 5 2 7 提供功能强大的l 5 个每个8 字节数据长度的报文缓冲 区。除最后一个报文缓冲区外,每个报文缓冲区都可以配置为发 送或接收,最后一个缓冲区为一个仅具有特定屏蔽设计的报文接 收缓存器,以允许选择不同的报文标识符组进行接收。8 2 5 2 7 同时 提供实现报文滤波的全局屏蔽性能,可以全局性的屏蔽到来报文 的任何标识符,可编程的全局屏蔽l生 能适用于标准的和扩展的两 种报文格式。8 2 5 2 7 采用 C HMO S 5 V工艺制造,4 4 脚P L C C封 装,使用温度为一 4 4+1 2 5 C。3 硬件电路设计 在工业控制中,通常需要进行温度信号的实时采集、可靠传 输和实时显示,实现了P C端对C AN智能节点的有效控制。为了 达到工业控制上这些控制要求,C AN总线上的节点通常需要有微 控器作为节点的主控器。主控器完成现场各项参数的采集、响应 相关的外部事件、接受外部按键命令、产生驱动信号、显示相关 参数及与 C AN总线控制器通信。温度传感器智能节点的电路如 图 l 所示。图2 硬件结构框图 在硬件设计中,温度传感器部分可以外接多种温度传感器,由 A DC 0 8 0 9 完成对8 路模拟量的转换,与AT8 9 C 5 1 的信息交换采用 查询方式,地址 B F F 8 B F F F H,其时钟可由A L E 二分频获得;8 2 5 2 7 完成与C AN总线的信 息交换。本设计中,旁路了输入比较 器,与A T8 9 C5 1 的信息交换采用中断方式,地址7 F 0 0 7 F F F H,用 8 2 5 2 7的Pl口和 P 2口对开关量采集或对继电器进行控制。8 2 C 2 5 0 提供 8 2 5 2 7 和物理总线间的接 口,提高接收和发送能力。4 软件设计 智能温度控制器节点程序包括主程序和中断程序两部分,主 程序处理常规的数据采集及控制操作,中断程序则处理异常事件 及红外信号解码。主程序包括系统初始化、按键扫描、显示处理、温度数据采 集、数字滤波、与 C AN控制器通信、驱动信号产生等模块。本 图3 程序流程图 设计软件采用 MC S 一 5 l 汇编语言编写,程序框图如图2 示。8 2 5 2 7的初始化程序如下:I N T:M0 V D P T R,#0 F F 0 2 H M0V A,#0 0 H M0 V X D R,A;S C L K=XT AL ;MC L K=S C L K,C L K OUT 无效 M0V D R,#0 F F 0 0 H M0V A#4l H MOV X D P T R,A;置位 CC E,I NI T M0V D R,#0 FF 2 F H M0V A#4 8 H MO VX DP T R,A;旁路输入比较器设置l 位隐l生,0 为显 性,RX1 无效 M0 V DP T R,#0 F F 3 F H;M0 V A,#4 3 H;M0 lvX D R,A;S J W=2,B R P=3 M0V D R,#0 F F4 FH M0V A#0 E AH MO VX D P T R,A;S P L=1,E Gl=7,T S E G 2=6 此时波 特率为 1 0 0 K b l z S M0 V D P T R,#0 F F 0 0 H;M0 V A,#0 l H MOV X D R,A;禁止对配置寄存器的访问 M0V D P T R,#0 F F 1 0 H;M0V A,#5 5 H;M0V X D R,A;I NC D R M0V X D P T R,A;M0V D P T R,#0 F F F 0 H;MOV A,#5 5 H;(下转第9 9页)维普资讯 http:/ 进 空程,直到再切割时,开始下一次循环。经 验 交 流 T o c hn i c aI Commu n i c a t i o ns 自动 化技术与应用 2 0 0 7年第 2 6卷第 0 7期 4 结论 图4 电磁阀控制时序图 本文开发了基于工业P C 机和步进电机运动控制器的开放式 数控火焰切割机系统。该数控系统具有完善的图形编程、加工轨 迹动态跟踪显示、加工程序通讯传输等多种功能,气路系统采用 了穿孔四级切换控制。该系统已经应用于哈尔滨海宝科技有限公 司的经济型数控切割机,实践应用表明该系统能满足火焰切割的 要求,系统使用操作十分方便,适合于我国一般的金属加工企业。本控制系统的应用对促进我国机械经济型热切割工业的自动化,提高企业经济效益,增加企业的市场竞争力起着积极的促进作用。参考文献:n】梁桂芳 切割技术手册【Z】北京:机械工业出版社 1 9 9 7【2】张艳萍 开放式热切割控制软件系统的设计【D】哈尔滨工 程大学学士论文 2 0 01 3】许 贤泽,张立英,曾立 波 基于运 动控制卡的切割 控制系 统研制【J】武汉大学学报(工学版)2 0 0 4,3 7(6):7 l 7 3 f 4】Ch u c k S p h a r Vi s u a l C+6 0学习指 南【M】北京:机械 工业 出版社 1 99 9【5】康文惠 基于工业PC机的数控火焰切割机控制系统的开 发【J】科技情报开发与经济 2 0 0 3,l 3(1 0):l 7 7 l 7 9 作 者 简介:赵 海 军(1 9 6 6 一),男,_Y-程 师,研 究 方向:自 动 化技 术 与应 用。(上接第8 2 页)MO V X D P TR,A I NC DP TR:MO V X D P T R,A;报文寄存器控制位初始化 MO V R0,#0 6 H MOV D P T R,#0 F F 0 6 H MO V A,#O F F H L1:MOV X DP T R,A;报文标识符需全部匹配 I NC DPTR DJ NZ R0 L1;MO V D P T R,#0 F F 1 6 H;MO V A,#8 C H;报文寄存器 l 可发送8 个字节扩展报文 MO VX D P T R,A;MOV DP TR,#0 FF2 6 H;M OV A,#8 4 H;M0、D 阿 ,A;报文寄存器2 可接收8 个字节扩展报文 MOV A,#O O H;MO V X D P TR,A;初始化结束 RE T 5 结束语 本文设计了个功能全而成本低廉的温度传感器智能节 设计 方案,具有C AN总线通信功能。软件设计采用了模块化方法,模块之 间的数据交换通过数据库完成。在不需要C A N总线通信的场合可以 不安装与之有关的芯片,系统也可以正常工作,这样在不需要C A N通 信的场合可以降低了成本。本系统稍加改装,可以用于其他采集系统。参考文献:【l】杜 尚丰等 中国温室环境控制硬件系统研究进展,北京:农业工程学报,20 0 4,(1)2】阳宪惠 现场总线技术及其应用 M】北京:清华大学出版社【3】An o ny mo u s,8 2 5 2 7 S e r i a l Co mmu n i c a t i o n s Co n t r o l l e r Ar c hi t e c t u r a l Ove r vi e w,I n t e l Cor po r a t i o n,Fe br ua r y 1 9 9 5,Or d e r Numb e r:2 7 2 4l 0-0 02 作 者 简介:梁绒香(1 9 7 1 一),女,陕西 西安人,讲 师,研 塞查鱼;童 :童 鱼 :模糊推理网络的复杂系统模糊辨识方法【J】自动化学报,2 0 0 6,3 2 (5):6 9 5 7 0 3 6 1 I N B RO NS HT E I N,K A S E ME NDYAYE W Ha n d b o o k o f ma t h e ma t i c s M1 Ne w Yo r k;Va n No s t r a n d R e i n h o l d,1 9 8 5 7】X J Z E NG,M G S I NGH Ap p r o x i ma t i o n t h e o r y o f f u z z y s y s t e ms MI MO c a s e【J 1 I E E E T r a n s O n F u z z y S y s t e ms,l 9 9 5 3(2):2 l 9-2 3 5【8】夏道行、吴卓人、严邵宗 实变函数论与泛函分析,上册【M】北京:人 民教育 出版社,l 9 7 8,2 l 8 2 2 3 丛Q !,芷 E Q Q 旦 (上接第 l 3 6页)参考文献:【l】李少远、席裕庚、陈增强 智能控 制的新进展()【J】控制与决策,2 0 0 0,l 5(2):l 3 6-l 4 0 2】L X WANG,J M MENDE LF u z z y b a s i s f u n c t i o n s,u n i v e r s a l a p p r o x i ma t i o n a n d o h o g o n a l l e a s t s q u a r e l e a r n i n g J】I E E E T r a n s o n Ne u r a l Ne t wo r k s,l 9 9 2,3(5):8 0 7-8 1 4 【3】王士同 神经模糊系统及其应用【M】北京:北京航空航天 大学出版社,l 9 9 8【4】王晓远、王硕、程剑飞 基于模糊神经网络的无刷双馈 电机 的仿真研究【J】系统仿真学报,2 0 0 6,l 8(1 2):3 46 8 3 4 71 【5】李佳 宁、易建 强、赵 冬斌、西广 成 一 种新 的基于 神经 作者简介:王艳芹(1 9 7 9 一),女,硕士,助教,从事神经 网络 辨识 与 建 模 研 究 维普资讯 http:/
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