1、 密 级 分类号 编 号 成 绩 本科生毕业设计 (论文 ) 外 文 翻 译 原 文 标 题 Distributed Building Temperature Control System Ba PLC OVER ETHERNET/IP Based on CAN Bus 译 文 标 题 基于 CAN 总线的楼宇温度控制系统设计 作者所在系 别 电子工程系 作者所在专业 电子信息工程 作者所在班级 作 者 姓 名 作 者 学 号 指导教师姓名 指导 教师职称 完 成 时 间 2009 年 12 月 共 4 页 第 1 页 译文标题 基于 CAN 总线的楼宇温度控制系统设计 原文标题 Distri
2、buted Building Temperature Control System Based on CAN Bus 作 者 WAN ZHONG,etc 译 名 万忠等 国 籍 中国 原文出处 Journal of Zhejiang Wanli University 基于 CAN 总线的楼宇温度控制系统设计 万忠，谢志波 摘要 文章提出了一种基于 CAN 总线的 楼宇温度控制系统，并给出了系统硬件和软件的设计方案，分析了控制台和分布在楼宇中的控制节点之间的通信问题，从而实现对楼字温度实时检测，并对异常情况进行报警和控制，试验表明该系统可靠，能实现节能目的 关键词： 温度控制 CAN 总线 节能
3、 1.引言 随着人们生活水平的提高，电力工业每年都会面临用电最多的季节：电力迎峰度夏 2003年以来，我国供电形势从缓和转为全面吃紧，建筑节能成为热点问题，其中空调节能是最突出的公共建筑的空调是高能耗的源头之一以北京为例，公共建筑尽管只占全市民用建筑总面积的 5 4，但公共建 筑全年总耗电量却达到 33 亿千瓦，接近所有居民生活用电的一半1据初步了解，北京市的公共建筑普遍存在着 30 -50的节能空间 2一种最重要的方法是通过对楼宇的内部温度进行实时检测从而控制楼宇空调。 2.系统结构原理与硬件设计 不同的楼宇，其内部空间分布和结构是不同的为实现系统的构建，笔者提出一种基于SJAl000 的
4、CAN 通信平台来实现各节点的可靠通信；在此基础上，由主控制器实现对各检测节点的温度设定，实时检测整幢楼宇温度，并由 LCD 显示结果，对异常情况进行语音报警和控制，以实现节能目的系统的 设计目的是为了测量和控制分布在一栋建筑物内各个房间的温度，而测温和控制节点是分散的，所以要通过 CAN 总线实现控制台和分布在建筑物的各个部分的控制节点相连，每个控制节点可以控制多个房间的温度系统结构如图 l 所示 2 1 主控台和硬件设计 控制台是 AT89C52 单片机，为主控制器，连接报警模块、存储模块、时钟日历电路和人机接口电路，其结构如图 2 所示控制节点也由单片机控制，连接温度检测模块和 CAN
5、总线接口模 块 。 该 系 统 采 用AT89S52，这是一节低功耗芯片，该芯片是由ATMEL 公司生产的，有 4 KB的系统内可编程（ ISP）的 FLASH 存储器。使用AT89S52 作为系统的主控制图 1 系统硬件结构图 图 2 控制台硬件结构图 共 4 页 第 2 页 器，现场编程调试和系统的功能变化非常方便灵活。 在系统正常工作时，控制台通过 CAN 总线发出一个明确的控制温度值分布在建筑中的指定节点。该节点接收控制台的命令，通过分布在每个房间 1 - Wire 总线读取温度探测器DS18B20 的温度值，通过 CAN 总线传送每个房间的温度数据和房间号码到控制台。根据由主机控制在
6、每个房间空调气门系统接收的一定的温度值。经过数据接收发送到节点，控制台通过 CAN 总线在接收到控制节点发来的数据后，通过 12C 总线 读取实时时钟， 13 历芯图 2 控制台硬件结构图片 PCF8563 的时间，并作相应处理，当房间的温度超过设定值时，发出报警信号，同时将房间号、时间、报警原因等信息传送至 LCD 进行显示每个房间报警温度值通过键盘输入模块确定，控制台在内存中输入和存储过程中相应的值。 2 2 CAN 总线接口设计 CAN 总线通信的波特率高达 1Mb s，最远通信距离可达 lOkm； CAN 总线通信采用短帧结构，使得数据传输的时间短，受干扰的概率低，并且 CAN 总线协
7、议有良好的检错措施，因此 CAN 总线通信的可靠性较高，可以应用于有较强干扰的环境 CAN 总线定义网络中的每一节点对应一地址，在实际应用中， CAN 总线最多可挂 110 个节点基于 CAN 总线通信对于传送的信息帧可以设定不同的优先级，并通过总线仲裁机制使高优先级的信息能够被优先、及时地传送，保证了更重要的信息能及时地被传送，从而增加了 CAN 总线通信的实时性 CAN 总线接口采用 PHILIPS 公司生产的 CAN 控制器 SJAl000 和 CAN 驱动器PCA82C250 SJAl000 是集成的独立 CAN 控制器 (与 PHILIPS 早期的 CAN 控制器 PCA82C200
8、完全兼容 )，负责完成 CAN 总线通信协议的物理层 和数据链路层的功能阁 SJAl000 内置控制寄存器、命令寄存器、状态寄存器、中断寄存器和收、发寄存器等，单片机就是通过读写这些寄存器来实现对 SJAl000 的控制；芯片的 TXO、 RXO 引脚用于与 CAN 总线收发驱动芯片相连 PCA82C250 是专门用于 CAN 总线收发驱动的 8 脚芯片， TXD、 RXD 引脚分别接收和发送 CAN 总线控制器的信号；双绞线 (同轴电缆 )传输介质分别接至 CANH、 CANL 引脚考虑到使用现场可能有各种各样的干扰，在 CAN 控制器和驱动器之间增加高速光耦隔离器件(6N137) 6 2
9、3 节点硬 件设计 控制节点主要包括 CAN 总线接口、控制模块和温度传感器 DSl8820，系统结构如图 3 所示 Dallas 半导体公司最新单 线 数 字 温 度 传 感 器DSl8820 是一款体积更小、适用电压更宽、更经济的数字化温度传感器现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，并且支持3-5 5V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便 DSl8820 内部 ROM 中的 64 位序列号是出厂前用激光光刻写好的，它可以看作是该 DSl8820 的地址序列码 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位是产品类型标号，DSl8820 的产品系列码固定为 28H
10、；接着的 48 位是该 DSl8820 自身的序列号，而这 48 位序列号为全球唯一的，最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码利用 DSl8820 ROM 中的序列号作为 1 一 Wire 网络中的地址，唯一标识一个传感器，这样就可以实现一根总线上挂接多个DSl8820 的目的 根据 Dallas 公司提供的 DSl8820 资料，每根单线总线上最多可以挂 248 个 l Wire 器件tTl但在试验中发现并非如此当一根单线总线上所挂的 DSl8820 超过 8 个时，就需要解决控制节点的单片机对单线总线的驱动问题，否则单片机 就不能正确实现对 DSl8820 的读写同图 3 控制节点的硬件结构设计图
