基于CAN總線的倉庫溫濕度監控系統的設計

　　在倉庫的貨物的管理中，需要對溫度、濕度等環境參數進行監控，以保證倉庫的安全。隨著庫區的面積逐漸擴大，需要傳輸能力強和通信距離遠的監控系統來有效地對倉庫貨物進行監管。

　　CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域網）總線技術具有先進的多主網絡結構、通訊距離遠、價位低、可靠性高、系統容量大、安裝方便、維護費用低、性價比高等優點。特別對庫區較大、倉庫分布較分散的大型倉庫的監控非常適用。

2系統硬件設計

　　本系統采用分布式監控網絡，主要分為上位機和下位機兩部分，而上位機硬件包括CAN通訊適配器和上位監控管理機組成;下位機則由CAN節點和現場傳感器組和溫度濕度參數控制器組成，如圖1所示。
　　

　　其工作原理是下位機節點通過一定時間間隔把含有地址、溫度、濕度等數據量的報文向CAN總線發送，總線通過自身仲裁確定先把優先級最高的數據放到總線上，然后自動仲裁依次發送優先級相對較低的報文到CAN總線。由于CAN總線的信息存取利用了廣播式的存取工作方式，報文可以在任何時候由任何節點發送到空閑的總線上，每個CAN總線節點都接收到了總線上出現的報文信息，通過每個節點的報文濾波和地址設置，上位機CAN節點能實現上傳報文的接收。上位機接收到報文信息后通過組態王軟件實現倉庫溫度等參數實時監視和記錄。同時上位機通過倉庫人機界面可隨時發送控制信息到CAN總線上，地址匹配的CAN總線節點能收到信息。通過這種方式即可實現倉庫的溫度等參數的反饋控制。

　　2.1上位機系統的硬件設計

　　CAN通訊適配器承擔上位計算機和CAN節點之間的數據轉發任務，實現上位機與下位機的通訊。利用EPP并行口實現PC機與SJA1000的通信，關鍵在于實現SJA1000的讀寫時序，實現的方法有兩種：軟件產生讀寫時序電路和硬件產生讀寫時序電路。該系統用硬件產生讀寫時序電路，通過邏輯門的時間延遲來產生SJA1000握手等信號。設計電路如圖2所示。

　　2.2下位機系統的硬件設計

　　下位機包括CAN節點、現場傳感器組和溫度濕度參數控制器。CAN節點主要是完成CAN總線信號和CAN網絡通訊的配置?，F場傳感器組和參數控制器部分主要是和CAN節點完成實時監測倉庫內各個測試點的溫度、濕度情況，還要負責接收上位管理機的命令，根據上位管理機的要求傳輸數據和反饋控制。下位機結構組成如圖3所示。
　　

　　2.2.1CAN節點

　　CAN節點器件主要包括：微處理器AT89S52單片機、CAN控制器SJA1000和CAN總線收發器PCA82C250。

　?。?）CAN控制器SJA1000

　　SJA1000的工作模式通過其內部的時鐘分頻寄存器CDR中的CAN模式位來選擇。硬件復位時默認模式是BasicCAN工作模式。SJA1000相對于微控制器相當于是一存儲映象I/O設備，他的地址域由控制段和信息緩沖區段組成，在向下加載初始化期間，控制器可被編程以設定通信參數，CAN總線上的通信可通過此段由微控制器控制。

　　SJA1000內部寄存器有的是只能寫的，有的是既可讀又可寫的。系統正常工作之前，微控制器要對某些寄存器進行初始化，以保證系統的各部分之間能進行正確的數據交換。CAN控制器的內容都是通過微控制器寫入的，其讀寫時序如圖4所示。
　　

　　從讀/寫時序圖來看，微控制器對SJA1000進行操作，由于SJA1000內可存儲數據的地址信息。現場數據采集與控制層負責從現場采集數據以CAN協議的格式發送到總線上，根據需要對現場設備進行實時控制和監視。系統上電后微處理器先對自身和SJA1000進行初始化，以SJA1000傳送到CAN總線上或直接現場顯示、控制;對從CAN總線上來的信息則采用中斷方式，系統每接收到一幀信息，便產生一次中斷，引發微處理機進入中斷，在中斷服務程序中讀取該幀信息并傳送到現場。

　　（2）CAN收發器PCA82C250

　　PCA82C250為CAN收發器，是CAN控制器和物理總線間的接口，提供對總線的驅動發送能力，CAN控制器的差動發送能力和CAN控制器的差動接收能力。他有很強的抗瞬間干擾和保護總線的能力，具有3種不同的工作模式即高速、斜率控制和待機?？偩€上的某節點掉電不會影響總線，在40m內實現高速應用可達1Mb/s，最多可掛110個節點。管腳8（RS）允許PCA82C250選擇3種不同的工作模式，如表1所示。