基于CAN總線接口的紅外檢測系統(tǒng)的設(shè)計思路

　　2．2 MSP430單片機工作原理及數(shù)據(jù)處理

　　MSP430單片機是德州儀器(TI)公司生產(chǎn)的超低功耗Flash型16位單片機。根據(jù)系統(tǒng)功能及外圍電路接口要求，選用MSP430F449型單片機，該單片機具有豐富的內(nèi)部硬件資源；內(nèi)置的溫度傳感器用于檢測環(huán)境溫度，補償紅外傳感器檢測的數(shù)據(jù)；其內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器用于將傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；通過硬件乘法器，實現(xiàn)對被測量的A／D采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行高速數(shù)字濾波和溫度補償?shù)冗\算。數(shù)字濾波法采用去極值平均濾波法。在脈沖干擾較嚴(yán)重的場合，如采用一般的平均值法，則干擾將會平均到結(jié)果中去，不易消除由干擾引起的誤差。首先把Ⅳ次采樣值按大小順序排成一列，采用“冒泡排序法”，可去掉N個數(shù)據(jù)中的最大值和最小值，再計算(N-2)個數(shù)據(jù)的平均值，即為去極值平均濾波法。溫度補償?shù)奶幚矸椒?；傳感器的靜態(tài)特性為線性時，則溫度補償前的特性可表示為：

　　式中，x為傳感器的輸入量，y為輸出量，Y為特性曲線在y軸上的截距(即環(huán)境溫度引起的輸出增益)，k為比例系數(shù)。

　　溫度補償公式法的步驟如下：

　　(1)給定(m+1)個溫度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，測出每一溫度下傳感器靜態(tài)特性曲線在y軸上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym；

　　(2)將Y表示成以溫度T為自變量的n次代數(shù)多項式(n

　　用最小二乘曲線擬合法確定a0，a1，a2，…an。

　　(3)在測得每一個y值及相應(yīng)T值時，首先計算出Y值，然后再求出x值

　　采用數(shù)字濾波和溫度補償算法可使測量更精確，受環(huán)境溫度影響減少到最小。

　　2．3 按鍵、LCD顯示及報警系統(tǒng)

　　按鍵用于設(shè)定系統(tǒng)時間、聲光報警值以及對應(yīng)的CAN總線通信地址等參數(shù)，如果按鍵較少采用一端口對應(yīng)一按鍵，使用捕獲中斷。如果按鍵較多，則可采用行列式鍵盤以節(jié)省端口資源。LCD顯示采用LSD12864CT顯示模塊，該模塊由一組行驅(qū)動信號IC3及兩組列驅(qū)動信號IC2(控制左半屏)和IC1(控制右半屏)組成，其顯示點陣是128x64，可顯示圖形或漢字。其內(nèi)部集成行、列驅(qū)動及顯示器緩沖區(qū)RAM的接口，同時硬件可設(shè)置顯示屏的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸方式、顯示窗口的長寬等。MSP430F449內(nèi)部自帶60 KB Flash用于記錄紅外測量數(shù)據(jù)超限時刻和對應(yīng)的設(shè)置值，保存CAN接口相關(guān)參數(shù)。當(dāng)CO濃度超出設(shè)定范圍時，由聲光報警裝置提醒井下工作人員。

　　2．4 CAN總線接口設(shè)計

　　該系統(tǒng)CAN接口由獨立的CAN總線控制器SJA1000、CAN數(shù)據(jù)收發(fā)器TJA1050組成。SJA1000是獨立CAN控制器，主要用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。SJA1000的AD0-AD7接MSP430的P2端口，P3．4和P3．5分別控制SJA1000的讀寫操作。MSP430初始化SJA1000，通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。TJA1050是控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器。TJA1050可為總線提供差動發(fā)送功能，為CAN控制器SJA1000提供差動接收功能。TJA1050提供CAN節(jié)點接口，實現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)的傳輸。其中CANH和CANL接到外部CAN總線網(wǎng)絡(luò)上。MSP430、SJA1000與TJA1050的連接電路如圖2所示。