基于CAN總線的智能型溫濕度采集系統設計

摘要：設計一種基于CAN總線的智能型溫濕度數據在線采集系統。該系統主要由兩大模塊構成：現場數據采集模塊和USB-CAN轉換接口模塊。現場數據的采集是以AT89S52單片機為核心控制單元，外接溫度傳感器AD590和濕度傳感器HM1 500，通過CAN總線控制器SJA1000將數據發送到CAN總線上；USB-CAN轉換接口模塊是以ATmega 162芯片為控制單元，外接FT245BM USB通信芯片及sJAl000控制器，實現USB―CAN接口轉換。整個系統的終端設備為監控PC機，用戶軟件采用VC++語言編寫，可以實現現場狀態監控、上下限報警和中斷接收數據管理等功能。
關鍵詞：CAN總線；單片機；數據采集；USB-CAN接口轉換

0 引 言
溫濕度監測系統是在環境試驗、科學研究(諸如種植、養殖、生物工程、化工工程)、工業生產等領域應用廣泛的現場環境控制系統。它能模擬各種環境條件，即按照實際要求精確控制環境的溫度和濕度，為研究不同的生化過程創造了良好的環境條件。因此，溫濕度監測系統廣泛應用在科研、現代農業、醫藥、冶金、化工、林業、環境科學及生物遺傳工程等領域。
為了滿足化學工業過程對環境條件的需求，我們在傳感器智能控制方案和具體應用中做了大量的研究和可行性分析，開發了一種具有智能化功能的溫濕度監測系統。該系統由數據采集模塊和接口模塊組成。其中數據采集模塊采用了以單片機AT89S52為核心外接傳感器的結構框架，保證了系統對現場溫濕度信號采集的實時性和準確性。而接口模塊則采用了處于當前通信領域前沿的USB-CAN轉換接口模塊，為整個系統的實時性提供了堅實的通信保障，而且筆者認為這種通信方式已經成為了工業化通信的發展方向。

1 溫濕度采集模塊的硬件電路設計
溫濕度采集模塊的硬件電路由CAN總線的SJA1000控制器、TJA1050收發器、溫度傳感器ADS90、濕度傳感器HM1500和單片機TA89S52芯片組成，其電路框圖如圖1所示。

1．1 溫度檢測電路
溫度檢測電路的核心采用美國AD公司生產的二端式集成溫度-電流傳感器AD590，該器件體積小、重量輕、性能穩定，且非線性誤差小和校準方便、互換性好、功耗極低、適合于動態溫度測試和遠距離測溫。溫度信號采集電路設計如圖2所示。

在傳感器輸出信號處理方面，由于被測量含有一定的干擾信號，所以采用放大器芯片LM324和穩壓管D對被測信號進行二次處理。AD590的電源電壓范圍為4～30 V，可以承受44 V正向電壓和20 V反向電壓，因而即使反接也不會損壞器件。穩壓管D1連接可調電阻用于保證A點(即放大器反相端)的輸入電壓；穩壓管D2限制了電源所提供的電壓電流，通過連接可調電阻，保證了B點(即放大器同相端)的輸入電壓，而且適當地改變R8和R9的電阻值，可以改變輸出電壓的線性放大倍數。