工业控制网络课程设计（论文）-基于CAN总线的大棚温湿度检测节点设计.doc

工业控制网络工业控制网络 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 基于基于CANCAN总线的大棚温湿度检测节点设计总线的大棚温湿度检测节点设计 本科生课程设计（论文） III 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号学生姓名专业班级 课程设计 题目 基于CAN总线的大棚温湿度检测节点设计 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能实现功能 检测大棚内某点的温湿度信号，传递给单片机，完成单片机最小系统设计，并把此系 统作为 CAN 的节点，节点的硬件包括主单片机、总线驱动器、控制器、接口电路，以一 路信号为例的模拟量信号连接在 CAN 总线上，可实现远程通信。 设计任务及要求设计任务及要求 1、选择单片机、总线控制器型号，确定设计方案； 2、设计单片机最小系统（晶振、电源、复位等） ； 3、设计实现系统功能的单片机外围电路，包括驱动电路、键盘、显示； 4、设计CAN总线电路（包括控制器、驱动器、接口电路） ； 5、软件设计（编写主程序、接收、发送程序及相应的流程图） 6、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。 7、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。 技术参数技术参数 1、符合 CAN2.0B 规范； 2、总线范围在 3000 米内，速率最高可达 20bit/s； 3、温湿度信号变化范围 05 V； 4、单滤波接收数据。 进度计划 1、布置任务，熟悉课设题目，查找及收集相关书籍、资料。 （1 天） 2、确定控制方案、选型。 （2 天） 3、CAN 节点框图、硬件电路设计。 （3 天） 4、编写程序流程图、主程序、发送、接收程序。 （2 天） 5、撰写设计说明书。 （1 天） 6、验收及答辩。 （1天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） IV 摘 要 针对以往温室内变量检测劳动强度大、精度低、范围小的现象，本文应用温 度和湿度传感器，提出了基于 CAN 总线的温湿度检测节点设计方案。本设计详 细分析了基于 CAN 总线的温湿度检测和节点通信原理，设计了单片机最小系统、 CAN 通信接口电路、温度传感器电路、湿度传感器电路、键盘电路和显示电路等 模块。基于 CAN 总线的温湿度检测节点实现了温湿度的检测和实时显示，并可 以与其它节点通信以便于温室内大范围的温湿度监测和控制，节点结构简单，便 于拓展，降低了劳动强度，提高系统的实时性和可靠性。 关键词：CAN 总线；单片机；温湿度检测；通信接口 本科生课程设计（论文） V 目 录 第 1 章 绪论.1 第 2 章 课程设计的方案.3 2.1 概述 .3 2.2 方案选择 .3 2.2.1 单片机选型.3 2.2.2 温湿度传感器选型.3 2.2.3 总线控制器选型.4 2.3 系统组成总体结构 .4 第 3 章 硬件设计.6 3.1 单片机最小系统 .6 3.2 温度检测电路 .6 3.3 A/D 转换电路 .7 3.4 湿度传感器电路 .8 3.5 键盘电路 .8 3.6 显示电路 .9 3.7 CAN 接口电路 .9 3.7.1 总线控制器.10 3.7.2 光电耦合器.11 3.7.3 CAN 收发器.11 3.8 电源电路 .12 第 4 章 软件设计.13 4.1 主程序流程图 .13 4.2 SJA1000 初始化程序流程图 .14 4.3 发送程序流程图 .14 4.4 接收程序流程图 .15 第 5 章 课程设计总结.16 参考文献.17 本科生课程设计（论文） VI 附录.18 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 20 世纪 80 年代末、90 年代初兴起的现场总线技术引发了工业自动化领域的 重大变革，它代表着工业控制网络技术的发展方向。现场总线控制系统(FCS)将 集散式控制系统中集中与分散相结合的模式变成了新型的全分布式控制模式，控 制功能彻底下放到现场，现场控制设备通过总线与管理层交换信息。在企业信息 系统的层次上，整个企业信息网络可以分为现场控制层、过程监控层、生产管理 层、市场经营层等多个层次。工业控制网络是控制技术、通信技术、计算机技术 在企业现场控制层、过程监控层的综合体现，被称为工厂底层网络。目前，工业 控制网络技术的应用已经推广到过程控制自动化、制造自动化、楼宇自动化以及 交通运输等多个领域。 目前一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作现场总线控制系统 (FCS)。人们一般把 50 年代前的气动信号控制系统 PCS 称作第一代，把 420mA 等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称 为第三代，而把 70 年代中期以来的集散式分布控制系统 DCS 称为第四代。现场 总线控制系统 FCS 作为新一代控制系统，一方面，它突破了 DCS 系统采用通信 专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造 成的缺陷；另一方面把 DCS 的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型 全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通 讯是现场总线系统的最显著的特征。 目前的现场总线技术有较强实力和影响的有：基金会现场总线 FF(Foudation Fieldbus)、局部操作网络 LonWorks(Local Operating Network)、过程现场总线 Profibus(Process Field Bus)、HART 协议、控制局域网络 CAN(Controller AreaNetwork)和 Dupline 等。它们各具特色，在不同的应用领域形成了自己独特 的优势。 CAN 总线是德国 Bosch 公司在 20 世纪 80 年代初为解决汽车中大量的控制与 测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN 能灵活有效地支 持具有较高安全等级的分布式控制其数据传输速度可达 1Mbps，在汽车、煤矿 安全检测、自动化仪表、智能楼宇、机械制造等领域应用广泛。本文介绍了一种 基于 CAN 总线的智能温、湿度检测系统，可应用于不同的工业自动化领域。 近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速 的推广和应用国家科技部提出的工厂化高效农业示范工程，推动了温室监控技 术的发展。但总体来讲，我国温室产业环境控制能力弱，自动化程度低，抵御自 本科生课程设计（论文） 2 然条件能力差。这在很大程度上限制了温室总体效益的进一步提高。种植环境中 的温度、湿度、光照度等环境因子，对作物的生产有很大的影响传统的人工控 制方式难以达到科学合理种植的要求，国内实现上述环境因子自动监控的系统还 不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。 对温湿度的精确检测和远距离传输越来越受到人们的重视，针对这一情况， 研制一种高精度、高稳定性、低成本且实用的分布式环境温湿度检测控制系统显 得非常重要。而利用 CAN 总线实现远距离节点间和 PC 机的实时通信，具有结构 简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便且便于功能扩展等优点，提 高了管理水平和工作效率，所以将 CAN 总线应用于温室控制具有较好的前景。 本科生课程设计（论文） 3 第 2 章 课程设计的方案 2.1 概述 本设计是一个基于 CAN 总线的大棚温湿度检测节点，节点采集温湿度模拟 量信号送入主控制器，并将节点的主控制器连接在 CAN 总线上，可实现远程通 信和监控。 应用场合：系统可应用于温室、粮食仓储、纺纱车间、图书馆等环境监测调 节和报警监控等。 系统功能介绍：基于 CAN 总线的大棚温湿度检测节点可以实时检测温室内 温度和湿度值，并可以进行键盘控制和实时显示温湿度值，主控制器可以与总线 其他节点通信，温室总线检测范围可达到 3000 米，通信速率最高可达 20bit/s。 2.2 方案选择 2.2.1 单片机选型 由要求可知，节点设计的主控制器为单片机，而单片机分为很多种，选择有 以下两种方案。 方案一：主控制器选择 16 位凌阳单片机，该单片机具有语音处理功能、集 成 A/D 和 D/A 模块，时钟频率比较高，具有较强的信息处理功能。 方案二：主控制器选择 51 系列单片机 AT89S52，该单片机有 8K 字节 Flash ROM，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电 路。 凌阳单片机集成度高，价格较贵，而 AT89S52 单片机应用普遍、技术相对成 熟、价格低廉，完全可以满足本节点设计的要求，故选择方案二。 2.2.2 温湿度传感器选型 方案一：选用 DHT11 作为温湿度检测模块。DHT11 是一款数字输出的复合 传感器，包含一个电阻式感湿元件和 NTC 式温度检测元件，可测 2090%RH 湿 度，误差 5%RH，050 摄氏度，误差 2 摄氏度。 方案二：选用 LM35 温度传感器和 HS1101 湿度传感器。LM35 输出电压与 本科生课程设计（论文） 4 摄氏温标呈线性关系，不需要额外的校准处理即可达到 1/4的准确率，输出 可为电压或者电流信号。测量范围在 0 到 100。 HS1101 是电容式湿度传感器，可测相对湿度范围在 0%100%RH，误差为- +2%RH，可以与 555 定时器构振荡电路输出与湿度对应的脉冲信号。 由上述数据可知，方案一的集成温湿度传感器输出数字信号，且传感器的误 差较大，而方案二的分立温度传感器输出模拟信号，适宜温室内的远距离传输， 精度较高，并且湿度传感器的输出脉冲信号抗干扰能力强。 2.2.3 总线控制器选型 CAN 总线控制器分为两类，一类是集成于微处理器中的 CAN 控制器，另一 类是独立 CAN 控制器。集成于微处理器中的 CAN 控制器自带 MCU，在系统设 计中可以减少制版面积、降低系统功耗。独立的 CAN 控制器的优点是可以与多 种微处理器连接，使用灵活方便，便于基层开发，并且成本较低。 综上可知，本节点设计有独立的单片机，故选择独立的 CAN 总线控制器， 可以降低成本、灵活地扩展节点功能。 CAN 控制器是以一块可编程芯片上的逻辑电路的组合来实现网络层次结构中 数据链路层和物理层功能的器件，对外它提供了与微处理器的物理线路的接口。 目前生产 CAN 器件的知名厂商有：Intel、PHILIPS、Motorola、TI 以及 SIEMENS 等。节点选取 PHILIPS 公司生产的 SJAl000 作为 CAN 总线控制器。 2.3 系统组成总体结构 本设计由单片机最小系统、湿度检测电路、温度检测电路、A/D 转换电路、 键盘电路、显示电路、CAN 控制器、光电耦合电路、CAN 收发器和电源电路构 成。本节点以单片机 AT89S52 为主控制器，键盘设定温湿度的上下限，由温度传 感器检测温室内的温度并经 A/D 转换后送往单片机，湿度传感器检测湿度值转换 为脉冲信号送往单片机，LCD 实时显示室内的温湿度值及报警信息，单片机通过 CAN 总线控制器、光电耦合电路和 CAN 驱动器连接至 CAN 总线，与总线的其 他节点通信，实现温湿度值的检测、处理及监控。系统组成结构图如下图 2.1 所 示。 本科生课程设计（论文） 5 图 2.1 系统组成结构图 本科生课程设计（论文） 6 第 3 章 硬件设计 3.1 单片机最小系统 单片机最小系统由单片机AT89S52、时钟电路和复位电路构成。单片机的P0 口与A/D转换器、LCD1602显示器和SJA1000控制器的地址/数据口相连，P2口作 为转换器和CAN控制器的片选控制端口，P1口作为键盘输入和显示控制端口，计 数器T0口记录来自湿度传感器的脉冲信号，外部中断INT0接收CAN控制器的中断 信号。单片机最小系统电路如图3.1所示。 图3.1 单片机最小系统电路 3.2 温度检测电路 本设计选用 LM35 为温度传感器，LM35 温度传感器输出电压与摄氏温标的 线性度好，而且输出模拟量信号适合远距离传输，LM35 输出与温度值对应的电 压信号经放大 10 倍后变为标准信号送往 A/D 转换电路，温度检测电路如图 3.2 本科生课程设计（论文） 7 所示。 图 3.2 温度检测电路 3.3 A/D 转换电路 LM35 输出的电压信号要转换为对应的数字信号才可被单片机接收，本设计 选取 ADC0809 作为 A/D 转换器即可满足要求，由于 ADC0809 的时钟信号为 500KHZ，故将单片机的 ALE 端接四分频器后给转换器作为时钟。A/D 转换电路 如图 3.3 所示。 图 3.3 A/D 转换电路 EA/V P 31 X 1 19 X 2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 IN T0 12 IN T1 13 T 0 14 T 1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 T X D 11 RX D 10 U1 AT 89C52 V CC Y1 12M C1 30pF C2 30pF C310uF S0 SW-PB R1 10k +5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J2LCD1602 GND VDD VL RS RW EN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BL+ BL- R2 2k RS RW EN AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 V CC T RIG 2 Q 3 R 4 CV olt 5 T HR 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 HS1101 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 R3 576K +5 R4 49.9K R5 1K R6 909K T 0 RD WR T X D 1 RX D 4 V REF 5 V CC 3 CANH 7 CANL 6 RS 8 GND 2 R8 82C50 IN 3 V DD 2 V CC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 AD6 1 AD7 2 ALE 3 CS 4 RD 5 WR 6 CLOCKOU T 7 X T AL1 9 X T AL2 10 RST 17 IN T 16 V SS1 8 V SS2 21 V SS3 15 AD0 23 AD1 24 AD2 25 AD3 26 AD4 27 AD5 28 T X 0 13 T X 1 14 V DD1 22 V DD2 18 RX 0 19 MOD E 11 V DD3 12 RX 1 20 SJA1000 IN -0 26 m sb2-1 21 2-2 20 IN -1 27 2-3 19 2-4 18 IN -2 28 2-5 8 2-6 15 IN -3 1 2-7 14 lsb2-8 17 IN -4 2 EOC 7 IN -5 3 ADD-A 25 IN -6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN -7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 ST ART 6 ref(+) 12 CLOCK 10 ADC0809 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P27 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P26 RD WR IN T0 ALE IN 3 V DD 2 V CC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 R7 390 R8 390 R9 6.2K R10 4.7K V CC C4100pF R11 390 V CC1 R12 390 R13 5 R14 5 C5100nF C6 100nF C7 30pF C8 30pFR15 47kD1 D2 CANBUS P27 P21 P22 P20 P23 P23 ALE P20 P21 P22 P23 P26 P27 T 0 IN T0 RS RW EN S1 SW-PB S2 SW-PB S3 SW-PB S4 SW-PB S5 SW-PB S6 SW-PB GND 3 VCC 1 V out 2 LM35 3 2 1 411 U1A LM324 R18 500K R17 1K R16 10K +12V V CC IN D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U3A D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U2A CLK ALE P13 P14 P15 P16 P17 T 1 T RANS1 1 2 3 4 D3 BRID GE1 C9 2200uF C12 2200uF C14 2200uF V in 1 GND 2 V out 3L7812 V in 1 GND 2 V out 3L7805 C10 0.1uF C11 0.1uF C13 0.1uF +12VV CC 220V 12V IN R19 10K R20 10K R21 10K +5V P17 P16 P13 P14 P15 V CC GND 1 V in 2 OV 3 +V 4 B0505S R22 240 C15 35uF V CC1 本科生课程设计（论文） 8 3.4 湿度传感器电路 本设计的湿度检测电路由 555 多谐振荡器来实现，HS1101 作为电容变量接 在 555 芯片的 2、5 脚之间，引脚 7 用作电阻 R2 的短路，等量电容 HS1101 通过 R3、R4 充电到门限电压（约 0.67V） ，通过 R5 放电到触发电平，然后 R4 通过 7 短路到地，传感器由不同的电阻 R3、R4 充放电，进行工作循环,形成方波。其周 期计算如下： T充电=C*（R3+R4）*ln2； T放电=C*R4*In2； 由此可知输出方波频率为 f =1/（T充电+ T放电）=1/C*（R3+2R4）*ln2； HS1101 传感器的电容值与温室湿度成线性关系，可见空气湿度通过 555 测 量振荡电路后，就转变为与之呈反比例的频率信号，后将频率信号送单片机的计 数器即可计算出湿度值。湿度检测电路如图 3.4 所示。 图 3.4 湿度检测电路 3.5 键盘电路 本设计的键盘功能较少，可以选用 32 矩阵键盘，键盘用来设定温湿度的 上下限值和控制通信，键盘电路如下图 3.5 所示。 EA/V P 31 X 1 19 X 2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 IN T0 12 IN T1 13 T 0 14 T 1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 T X D 11 RX D 10 U1 AT 89C52 V CC Y1 12M C1 30pF C2 30pF C310uF S0 SW-PB R1 10k +5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J2 LCD1602 GND VDD VL RS RW EN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BL+ BL- R2 2k RS RW EN AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 V CC T RIG 2 Q 3 R 4 CV olt 5 T HR 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 HS1101 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 R3 576K +5 R4 49.9K R5 1K R6 909K T 0 RD WR T X D 1 RX D 4 V REF 5 V CC 3 CANH 7 CANL 6 RS 8 GND 2 R8 82C50 IN 3 V DD 2 V CC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 AD6 1 AD7 2 ALE 3 CS 4 RD 5 WR 6 CLOCKOU T 7 X T AL1 9 X T AL2 10 RST 17 IN T 16 V SS1 8 V SS2 21 V SS3 15 AD0 23 AD1 24 AD2 25 AD3 26 AD4 27 AD5 28 T X 0 13 T X 1 14 V DD1 22 V DD2 18 RX 0 19 MOD E 11 V DD3 12 RX 1 20 SJA1000 IN -0 26 m sb2-1 21 2-2 20 IN -1 27 2-3 19 2-4 18 IN -2 28 2-5 8 2-6 15 IN -3 1 2-7 14 lsb2-8 17 IN -4 2 EOC 7 IN -5 3 ADD-A 25 IN -6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN -7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 ST ART 6 ref(+) 12 CLOCK 10 ADC0809 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P27 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P26 RD WR IN T0 ALE IN 3 V DD 2 V CC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 R7 390 R8 390 R9 6.2K R10 4.7K V CC C4 100pF R11390 V CC1 R12 390 R13 5 R14 5 C5100nF C6 100nF C7 30pF C8 30pFR15 47k D1 D2 CANBUS P27 P21 P22 P20 P23 P23 ALE P20 P21 P22 P23 P26 P27 T 0 IN T0 RS RW EN S1 SW-PB S2 SW-PB S3 SW-PB S4 SW-PB S5 SW-PB S6 SW-PB GND 3 VCC 1 V out 2 LM35 3 2 1 411 U1A LM324 R18 500K R17 1K R16 10K +12V V CC IN D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U3A D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U2A CLK ALE P13 P14 P15 P16 P17 T 1 T RANS1 1 2 3 4 D3 BRID GE1 C9 2200uF C12 2200uF C14 2200uF V in 1 GND 2 V out 3L7812 V in 1 GND 2 V out 3L7805 C10 0.1uF C11 0.1uF C13 0.1uF +12VV CC 220V 12V IN R19 10K R20 10K R21 10K +5V P17 P16 P13 P14 P15 V CC GND 1 V in 2 OV 3 +V 4 B0505S R22 240 C15 35uF V CC1 本科生课程设计（论文） 9 图 3.5 键盘电路 3.6 显示电路 由于智能节点的需要实时显示室内的温湿度值和报警信息，数据较为复杂， 故选择 LCD1602 液晶显示器，可以显示 162 个字符，具有显示质量高、数字 式接口 、体积小、重量轻 、功耗低等优点，可以满足设计的要求。显示电路如 下图 3.6 所示。 图 3.6 显示电路 3.7 CAN 接口电路 CAN 接口电路主要由 CAN 控制器 SJA1000、光电耦合器 6N137 和 CAN 驱 动器 PCA82C250 构成。CAN 总线控制器的地址/数据复用总线与单片机的 P0 口 本科生课程设计（论文） 10 相连，并将中断输出到单片机中端口，总线控制器串行数据输出线(TX)和串行数 据输入线(RX)分别经光电耦合电路连接至总线驱动器 82C250，总线驱动器通过 有差分发送和接收功能的两个总线端 CANH 和 CANL 连接至 CAN 总线电缆。 CAN 总线链路层的规定主要由 CAN 总线控制器实现，物理层的规范主要由 CAN 总线驱动起来实现，光电耦合电路主要实现网络和信息采集电路的电气隔离， 保障总线网络的正常运行。节点通过单片机编程控制 CAN 总线控制器来实现 CAN 总线节点间的通信 CAN 控制器。 3.7.1 总线控制器 CAN 总线控制器提供了与单片机控制器的数据线路接口，单片机通过对控制 器编程设置其工作模式，控制其工作状态，启动 CAN 报文的发送并对反馈报文 接收予以相应，即 CAN 总线控制器实现了 CAN 协议中最复杂的数据链路功能。 本设计的总线控制器选用 SJA1000，SJA1000 的引脚图如下图 3.7 所示。 图 3.7 SJA1000 的引脚图 SJAl000 是适用于汽车和一般工业环境的独立 CAN 控制器。它是 PCA82C200CAN 控制器的替代品，而且增加了新的工作模式（PeliCAN） ，这种 模式支持具有新特点的 CAN2.0B 协议。SJA1000CAN 总线控制器的性能如下： 标准结构和扩展结构信息的接收和发送； 有标准的接收缓冲器 64 字节，先进先出(FIFO)； 支持 CAN20A 和 CAN20B 协议； 通信位速率可达 1Mbps； 支持 11 位和 29 位标识码； 在 PeliCAN 模式下，SJAl000 具有以下新增特性： 接收和发送标准和扩展格式报文； AD6 1 AD7 2 ALE 3 CS 4 RD 5 WR 6 CLOCKOU T 7 X T AL1 9 X T AL2 10 RST 17 IN T 16 V SS1 8 V SS2 21 V SS3 15 AD0 23 AD1 24 AD2 25 AD3 26 AD4 27 AD5 28 T X 0 13 T X 1 14 V DD1 22 V DD2 18 RX 0 19 MOD E 11 V DD3 12 RX 1 20 SJA1000 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 本科生课程设计（论文） 11 达 64 字节的接收 FIFO； 对于标准和扩展帧都有单双接收过滤器，接收过滤器包括屏蔽码和接收码 寄存器； 可读/访问的错误计数器； 可编程的错误报警限； 最近一次错误代码寄存器； 对于每种 CAN 总线错误都能产生不同的出错中断； 仲裁丢失中断；并带有详细丢失仲裁时不重发； 只听模式(监视 CAN 总线，无应答，无出错标志)； 支持热拔插(对总线无干扰的传输速率检测)； 自身发送报文接收(自接收请求)； 硬件禁止 CLKOUT 输出。 3.7.2 光电耦合器 由于总线传输距离远，现场环境干扰大，为了增强抗干扰能力，在 SJA1000 与 PCA82C250 间采用高速光耦 6N137 实现总线电气隔离。为了有效隔离， 6N137 两端的电源使用 B0505S-1W 隔离，而且可以减少 CAN 总线有效回路信号 的传输延迟时间，传输延迟时间短。6N137 引脚图如下图 3.8 所示。 图 3.8 6N137 引脚图 3.7.3 CAN 收发器 CAN 总线收发器实现了物理层的功能，一方面将控制器发送信号转化为符 合 CAN 物理层标准的信号，进行放大、传输；另一方面将总线上收到的信号转 变为控制器所能接收的电平信号。其本质是提供了 CAN 控制器与物理总线之间 的接口：即为总线提供差分信号的发送功能，为控制器提供差分信号的接收功能。 本设计的 CAN 收发器选择 PCA82C250， PCA82C250 引脚图如下图 3.9 所示。 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T IN 3 V DD 2 V CC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T 3 2 1 84 U?A CA082T T X D 1 RX D 4 V REF 5 V CC 3 CANH 7 CANL 6 RS 8 GND 2 82C250 本科生课程设计（论文） 12 图 3.9 PCA82C250 引脚图 CAN 接口电路如图 3.10 所示。 图 3.10 CAN 接口电路 3.8 电源电路 由于单片机最小系统、温湿度传感器、A/D 转换器和 CAN 驱动发送模块都 需要供电，而且电压不同，故将 220V 交流电经变压、滤波后，经稳压器 LM7812 输出 12V 电压给放大器供电，后经 LM7805 输出 VCC 电压给单片机、 温湿度传感器和总线控制器供电，而光电耦合电路要实现与 CAN 总线电气隔离， 故将 LM7805 后接 B0505S-1W 进行电源隔离 VCC1 给耦合器和收发器供电。电 源电路如图 3.11 所示。 图 3.11 电源电路 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U1 AT89C52 VCC Y1 12M C1 30pF C2 30pF C310uF S0 SW-PB R1 10k +5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J2 LCD1602 GND VDD VL RS RW EN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BL+ BL- R2 2k RS RW EN AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 VCC TRIG 2 Q 3 R 4 CVolt 5 THR 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 HS1101 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 R3 576K +5 R4 49.9K R5 1K R6 909K T0 RD WR TXD 1 RXD 4 VREF 5 VCC 3 CANH 7 CANL 6 RS 8 GND 2 R8 82C50 IN 3 VDD 2 VCC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 AD6 1 AD7 2 ALE 3 CS 4 RD 5 WR 6 CLOCKOUT 7 XTAL1 9 XTAL2 10 RST 17 INT 16 VSS1 8 VSS2 21 VSS3 15 AD0 23 AD1 24 AD2 25 AD3 26 AD4 27 AD5 28 TX0 13 TX1 14 VDD1 22 VDD2 18 RX0 19 MODE 11 VDD3 12 RX1 20 SJA1000 IN-0 26 m sb2-1 21 2-2 20 IN-1 27 2-3 19 2-4 18 IN-2 28 2-5 8 2-6 15 IN-3 1 2-7 14 lsb2-8 17 IN-4 2 EOC 7 IN-5 3 ADD-A 25 IN-6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN-7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 START 6 ref(+) 12 CLOCK 10 ADC0809 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P27 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P26 RD WR INT0 ALE IN 3 VDD 2 VCC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 R7 390 R8 390 R9 6.2K R10 4.7K VCC C4 100pF R11390 VCC1 R12 390 R13 5 R145 C5100nF C6 100nF C7 30pF C8 30pFR15 47k D1 D2 CANBUS P27 P21 P22 P20 P23 P23 ALE P20 P21 P22 P23 P26 P27 T0 INT0 RS RW EN S1 SW-PB S2 SW-PB S3 SW-PB S4 SW-PB S5 SW-PB S6 SW-PB GND 3 VCC 1 Vout 2 LM35 3 2 1 411 U1A LM324 R18 500K R17 1K R16 10K +12V VCC IN D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U3A D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U2A CLK ALE P13 P14 P15 P16 P17 T1 TRANS1 1 2 3 4 D3 BRIDGE1 C9 2200uF C12 2200uF C14 2200uF Vin 1 GND 2 Vout 3L7812 Vin 1 GND 2 Vout 3L7805 C10 0.1uF C11 0.1uF C13 0.1uF +12VVCC 220V12V IN R19 10K R20 10K R21 10K +5V P17 P16 P13 P14 P15 VCC GND 1 Vin 2 OV 3 +V 4 B0505S R22 240 C15 35uF VCC1 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U1 AT89C52 VCC Y1 12M C1 30pF C2 30pF C310uF S0 SW-PB R1 10k +5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J2 LCD1602 GND VDD VL RS RW EN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BL+ BL- R2 2k RS RW EN AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 VCC TRIG 2 Q 3 R 4 CVolt 5 THR 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 HS1101 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 R3 576K +5 R4 49.9K R5 1K R6 909K T0 RD WR TXD 1 RXD 4 VREF 5 VCC 3 CANH 7 CANL 6 RS 8 GND 2 R8 82C50 IN 3 VDD 2 VCC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 AD6 1 AD7 2 ALE 3 CS 4 RD 5 WR 6 CLOCKOUT 7 XTAL1 9 XTAL2 10 RST 17 INT 16 VSS1 8 VSS2 21 VSS3 15 AD0 23 AD1 24 AD2 25 AD3 26 AD4 27 AD5 28 TX0 13 TX1 14 VDD1 22 VDD2 18 RX0 19 MODE 11 VDD3 12 RX1 20 SJA1000 IN-0 26 m sb2-1 21 2-2 20 IN-1 27 2-3 19 2-4 18 IN-2 28 2-5 8 2-6 15 IN-3 1 2-7 14 lsb2-8 17 IN-4 2 EOC 7 IN-5 3 ADD-A 25 IN-6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN-7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 START 6 ref(+) 12 CLOCK 10 ADC0809 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P27 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 P26 RD WR INT0 ALE IN 3 VDD 2 VCC 8 EN 7 OUT 6 GND 5 6N137 R7 390 R8 390 R9 6.2K R10 4.7K VCC C4 100pF R11390 VCC1 R12 390 R13 5 R145 C5100nF C6 100nF C7 30pF C8 30pFR15 47k D1 D2 CANBUS P27 P21 P22 P20 P23 P23 ALE P20 P21 P22 P23 P26 P27 T0 INT0 RS RW EN S1 SW-PB S2 SW-PB S3 SW-PB S4 SW-PB S5 SW-PB S6 SW-PB GND 3 VCC 1 Vout 2 LM35 3 2 1 411 U1A LM324 R18 500K R17 1K R16 10K +12V VCC IN D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U3A D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U2A CLK ALE P13 P14 P15 P16 P17 T1 TRANS1 1 2 3 4 D3 BRIDGE1 C9 2200uF C12 2200uF C14 2200uF Vin 1 GND 2 Vout 3L7812 Vin 1 GND 2 Vout 3L7805 C10 0.1uF C11 0.1uF C13 0.1uF +12VVCC 220V12V IN R19 10K R20 10K R21 10K