基于CAN總線的溫室測控系統(tǒng)的研究與設
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溫室控制技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，在目前的溫室系統(tǒng)中主要是靠RS-485總線來組成控制網(wǎng)絡，將采集到的數(shù)據(jù)和信息傳送到主控機中。其通信速率、節(jié)點連接數(shù)目都受到一定的限制。
本文提出了以CAN總線構(gòu)成現(xiàn)場控制網(wǎng)絡。CAN總線的通信速率最高可達1 Mbps／40 m，掛接的設備可達110個。另外信號的傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，這樣傳輸時間短，受干擾的概率低。并且一旦網(wǎng)絡中某個節(jié)點故障時，該節(jié)點具有自動關(guān)閉輸出功能，以主動切斷該節(jié)點與總線的聯(lián)系，使網(wǎng)絡上其他節(jié)點及通信不受影響，具有較強的抗干擾能力，降低了惡劣環(huán)境對于溫室系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性和擴充性。
1 系統(tǒng)總體設計
溫室測控系統(tǒng)采用分布式多主方式進行通信。系統(tǒng)主要由主控上位機、CAN總線和多個智能測控模塊組成(注意：各個智能測控模塊之間存在強烈的相互關(guān)系)。通過對溫室內(nèi)外，特別是溫室內(nèi)部各種影響作物生長的要素用相應智能傳感器進行測量，然后通過CAN總線傳送給主控上位機，上位機進行數(shù)據(jù)打印、分析和處理、參數(shù)設置并且控制有關(guān)設備等工作，從而實現(xiàn)對溫室要素的調(diào)控，保證了作物生長所需的環(huán)境。系統(tǒng)上任何節(jié)點均可在任意時刻主動向其他節(jié)點發(fā)出信息，支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。圖1是溫室測控系統(tǒng)總體設計圖。
2 硬件平臺設計
溫室測控系統(tǒng)的硬件平臺主要由多個CAN智能節(jié)點構(gòu)成，如圖2所示。本系統(tǒng)節(jié)點采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)，兩芯電纜(CANH和CANL)雙絞線連接。主要由微控制器MC68S08QG8，CAN通信控制器MCP2515和CAN收發(fā)器TJA1050組成。本文中微控制器MC68S08QQ8與控制器MCP2515是通過SPI口連接，測控節(jié)點通過微控制器MC68S08QG8的IIC口來連接的。智能節(jié)點的個數(shù)是由溫室內(nèi)外所測控的環(huán)境要素來決定的，但是任意智能節(jié)點均可以像以太網(wǎng)節(jié)點那樣直接掛接在CAN總線網(wǎng)絡上，即在不犧牲可靠性的前提下進一步擴展現(xiàn)場測控節(jié)點的數(shù)量。
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