基于CAN總線的智能型溫濕度采集系統設計

線性電壓輸出式集成濕度傳感器HM1500采用濕敏電阻HS1101設計制造，其濕度測量范圍為5％～99％(相對濕度)；相對濕度精度為3％；工作溫度為-30～+60℃；工作濕度范圍為O％～100％(相對濕度)；供電電壓為5 V(最大電壓為DC 16 V)；可輸出DC電壓為1～4 V；響應時間為5 s，適用于動態溫度測量。
由于該電路中沒有負壓，電路的主體采用差分式減法電路。通過設置R3，R4，R6，R7這四個精密電阻可調節增益，其輸出電壓的計算公式為：

圖3中R1可以用來消除由于傳感器差異而帶來的誤差。

2 CAN總線接口電路
本系統選取PHILIPS公司CAN總線控制器SJA1000以及收發器TJA1050，考慮到SJA1000是一種獨立的CAN總線控制器，同時支持CAN 2．OA和CAN 2．0B協議，通信速率可達1 Mb／s，能夠完成通信協議的所有要求。JA1050是CAN總線控制器與物理總線之間的接口，是一種標準的高速CAN收發器，其可以為總線提供差動發送性能，為CAN控制器提供差動接收性能。SJA1000主要負責數據鏈路層的工作，把發送緩沖器的信息經過處理后送到TJA1050，數據經過處理后放到接收緩沖器等待微處理器的讀取，CAN總線接口電路框圖如圖4所示。

3 USB-CAN轉換模塊接口電路
由于計算機沒有專用的CAN總線接口，所以需要設計一個模塊單元將CAN總線上的數據轉換成USB接口數據，模塊的一端接監控計算機的USB接口，另一端接CAN總線網絡接口。本系統設計選用Atmel公司的ATmega 162芯片?？偩€控制器SJA1000實現CAN數據的發送和接收，接收方式仍采用中斷方式；USB通信控制芯片FT245BM實現USB數據的發送和接收；ATF16V8負責對兩個接口芯片得地址進行編碼。USB-CAN轉換模塊結構框圖如圖5所示。

4 系統軟件設計
系統軟件主要包括：監控PC機通信處理軟件、溫濕度控制算法軟件和現場測控節點數據采集與處理軟件。軟件系統采用模塊化設計，分成若干相對獨立功能模塊，并為各模塊安排適當的入口和出口參數，使得模塊之間的相互連接組合靈活方便。系統軟件模塊主要由數據采集、溫度傳感器的線性化校正、鍵盤輸入、測量數據顯示、輸出控制、CAN總線通信等組成，各模塊在監控程序的調度下協調工作。
4．1 通信處理軟件
采用Window XP SP3作為平臺、VC++語言進行編程。包括系統參數設置、監控狀態設置、數據發送和接收、本機狀態查詢、上下限報警、中斷接收數據管理等功能模塊。監控PC機首先對CAN總線適配器及自身進行初始化，然后發送命令通知特定節點向CAN總線上發送數據，通過CAN總線適配器轉換后，由監控PC機根據實際情況進行相應處理，監控PC機采用定時循環掃描方式向各節點發布命令，采用中斷方式接收數據。
4．2 節點軟件
節點軟件由初始化、數據發送和數據接收三部分組成。初始化程序放在主程序的最前端，考慮到系統對程序運行效率的要求，數據發送和數據接收采用中斷方式進行。當監控PC機請求數據采集時，將采樣點所在區域的溫濕度和CAN節點狀態等數據傳送給上位計算機，完成溫濕度傳感器的采樣和控制算法。

5 結 語
基于CAN總線的智能型傳感器實現了對工業過程中溫濕度的自動測量，為實現自動化遠程溫控濕控、保持環境溫濕度符合工藝要求提供了高效的測控手段。USB-CAN數據轉換的使用，使數據的傳輸速率遠遠超過了傳統的RS 232轉換，而且支持“熱插熱拔”，使用方便，具有廣泛的應用前景。