基于CAN总线的育婴房温度控制系统设计.docx

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1、基于CAN总线的育婴房温度控制系统设计 工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的牢靠性、实时性和敏捷性。 本文提出了以CAN总线方式来管理整个育婴房，每个育婴箱作为一个节点。 CAN总线多主机的特点使得每个节点都可以与上位机相互通信，并且可以挂载大量育婴箱节点。 2 系统总体设计 整个育婴房温度限制系统由上位监控PC机、CAN-RS232转换接口、育婴箱节点构成。上位监控PC机主要负责对各育婴箱节点数据的接收与管理、限制吩咐的发送以及各育婴箱节点温度状态的实时显示。各育婴箱节点挂载到CAN总线上，主要负责监控育婴箱温度，对采集来的温度数据进行打包数字处理，通过C

2、AN收发器发送到CAN总线。CAN-RS232转换接口主要负责是上位机与CAN总线的数据通信。整个系统的结构框图如下所示： 3 上位机与CAN总线通信 3.1 CAN-RS232转换接口硬件设计 上位机与CAN总线的通信是由CAN-RS232转换接口来完成的，该转换接口主要包括微限制器、CAN收发器、RS-232电平转换电路。微限制器芯片采纳带片内CAN限制器的P87C591单片机，CAN收发器采纳PCA82C250，RS-232电平转换芯片采纳MAX32321。 P87C591是一个单片8位高性能微限制器，具有片内CAN限制器，从80C51微限制器家族派生而来。它采纳了强大的80C51指令集

3、并胜利地包含了PHILIPS半导体SJA1010 CAN限制器强大的PeliCAN功能2。 Philips公司的CAN总线收发器PCA82C250是CAN协议限制器和物理总线之间的接口，对总线供应差分发送功能并对CAN限制器供应差分接收功能3。为了提高系统的抗干扰实力，微限制器P87C591上的CAN限制器引脚通过高速光耦合器6N137构成隔离电路后，再与CAN收发器PCA82C250相连，这样可以很好地实现总线上的各节点的电气隔离。 P87C591单片机输出的TTL电平通过MAX3232转换为RS-232电平，使单片机的TTL电平与上位监控PC机的RS-232电平达到平衡。 CAN-RS23

4、2转换接口电路图如下所示： 3.2 CAN-RS232转换接口软件设计 CAN总线的通信协议与上位机所需的RS232串口通信协议须要转换，CAN-RS232通信协议转换程序流程图如下所示： 4 育婴箱节点设计 4.1 育婴箱节点硬件设计 每个育婴箱都是CAN总线上的一个独立节点。育婴箱节点主要包括单片机限制模块、温度采集模块、LCD显示模块、键盘输入模块、继电器模块、温度限制设备、声光报警模块、CAN收发器。详细框图如图4所示。 温度是由一线式数字温度传感器DS18B20采集。DALLAS公司推出的DS18B20数字式温度传感器是一线式数字温度传感器。它将地址线、数据线、限制线合成一根双向传输

5、数据的信号线，并允许在这根线上挂接多个DS18B20，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰实力强等优点，可干脆将温度转化为串行数字信号供处理器处理4。 键盘模块用于该温度限制节点的开启和关闭，同时也是设定温度上下限的备用选择。继电器模块用于当温度超出设定温度范围界限时开启或关闭升温降温设备。蜂鸣器及LED模块则用于声光报警。LCD显示屏主要用于显示当前温度以及设定的温度超出界限。 4.2 育婴箱节点软件设计 育婴箱节点软件设计流程图如下： 5 结语 本文提出了以CAN总线方式来管理育婴房，能够对大量育婴箱进行实时监控，数据通信牢靠，并且经济成本较低。本设计应用性比较广泛，类似的设计也可以应用到

6、智能家居、仓库管理等行业中，假如能在这些行业推广，将具有更广泛的应用价值。 参考文献： 1周伟，程晓红.CAN与RS232转换节点的设计与实现J.计算机工程，2022，34：256-257. 2周立功.带CAN限制器的单片8位微限制器P8XC591M. 北京：北京航空航天高校出版社，2022. 3杨东轩，王嵩.ARM Cortex-M4自学笔记基于Kinetis K60 M. 北京：北京航空航天高校出版社，2022. 4刘向举，刘丽娜.基于单片机的智能温度测控系统的设计J.齐齐哈尔高校学报，2022，28：45-48. 第4页 共4页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页