基于CAN總線的智能型溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)一種基于CAN總線的智能型溫濕度數(shù)據(jù)在線采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由兩大模塊構(gòu)成：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊和USB-CAN轉(zhuǎn)換接口模塊?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集是以AT89S52單片機(jī)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(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上；USB-CAN轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)USB―CAN接口轉(zhuǎn)換。整個系統(tǒng)的終端設(shè)備為監(jiān)控PC機(jī)，用戶軟件采用VC++語言編寫，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)控、上下限報(bào)警和中斷接收數(shù)據(jù)管理等功能。
關(guān)鍵詞：CAN總線；單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集；USB-CAN接口轉(zhuǎn)換

0 引 言
溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)是在環(huán)境試驗(yàn)、科學(xué)研究(諸如種植、養(yǎng)殖、生物工程、化工工程)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場環(huán)境控制系統(tǒng)。它能模擬各種環(huán)境條件，即按照實(shí)際要求精確控制環(huán)境的溫度和濕度，為研究不同的生化過程創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。因此，溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在科研、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、冶金、化工、林業(yè)、環(huán)境科學(xué)及生物遺傳工程等領(lǐng)域。
為了滿足化學(xué)工業(yè)過程對環(huán)境條件的需求，我們在傳感器智能控制方案和具體應(yīng)用中做了大量的研究和可行性分析，開發(fā)了一種具有智能化功能的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊和接口模塊組成。其中數(shù)據(jù)采集模塊采用了以單片機(jī)AT89S52為核心外接傳感器的結(jié)構(gòu)框架，保證了系統(tǒng)對現(xiàn)場溫濕度信號采集的實(shí)時性和準(zhǔn)確性。而接口模塊則采用了處于當(dāng)前通信領(lǐng)域前沿的USB-CAN轉(zhuǎn)換接口模塊，為整個系統(tǒng)的實(shí)時性提供了堅(jiān)實(shí)的通信保障，而且筆者認(rèn)為這種通信方式已經(jīng)成為了工業(yè)化通信的發(fā)展方向。

1 溫濕度采集模塊的硬件電路設(shè)計(jì)
溫濕度采集模塊的硬件電路由CAN總線的SJA1000控制器、TJA1050收發(fā)器、溫度傳感器ADS90、濕度傳感器HM1500和單片機(jī)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(chǎn)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(wěn)定，且非線性誤差小和校準(zhǔn)方便、互換性好、功耗極低、適合于動態(tài)溫度測試和遠(yuǎn)距離測溫。溫度信號采集電路設(shè)計(jì)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(wěn)壓管D對被測信號進(jìn)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(wěn)壓管D1連接可調(diào)電阻用于保證A點(diǎn)(即放大器反相端)的輸入電壓；穩(wěn)壓管D2限制了電源所提供的電壓電流，通過連接可調(diào)電阻，保證了B點(diǎn)(即放大器同相端)的輸入電壓，而且適當(dāng)?shù)馗淖僐8和R9的電阻值，可以改變輸出電壓的線性放大倍數(shù)。