单片机课程设计--基于CAN总线的温湿度及光感度测量

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1、基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量 单片机系统课程设计报告单片机系统课程设计报告 专 业： 组 员： 指 导 教 师： 完成日期：2013 年 7 月 11 日 基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量 基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量 摘要： 随着我国工业生产的发展和自动化程度的不断提高，迫切需要对各种生产过程 中的物理量进行精确检测。温度、湿度作为大多数生产过程中的重要物理量，对它 们的精确检测和远传越来越受到人们重视。因此，研制一种高精度、高稳定性、低 成本的温湿度仪表将具有重要意义，必将拥有广阔的市场前景。同时，由于工业现 场对抗电磁干扰和传输距离有比较高的要求，所以本文设计了

2、一种基于 CAN(ControlArea Network 局域网控制)总线的远程实时温湿度数据采集系统。该系 统主要由两大模块构成，分别是数据现场采集模块、和显示处理模块。本设计使用 C 语言进行了各个模块软件的设计，完成对传感器信号的处理和 CAN 模块报文的发 送和接收。 关键词：430 CAN DHT11 温湿度 光感度 1 1 设计方案论证设计方案论证 1.11.1 主控芯片选择主控芯片选择 （1） 用可编程逻辑器件设计。可采用 ALTERA 公司的 FLEX10K 系列 PLD 器件。 设计起来结构清晰，各个模块，从硬件上设计起来相对简单，控制与显示的模块间 的连接也会比较方便。但是

3、考虑到本设计的特点，EDA 在功能扩展上比较受局限， 而且 EDA 占用的资源也相对多一些。从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计也没 有什么优势。 （2） 用 MSP430F149 作主控芯片，编程简单，功能丰富，速度很快，功耗很低。 因此选择 430 作为数据采集和显示处理的主控芯片。 2 2 显示部分的方案选择显示部分的方案选择 （1） 数码管显示方式 采用八段数码管经济实惠，亮度高，对比度高，显示清晰；但操作很复杂，占用很 多 CPU 时间。 （2） 液晶显示方式 液晶显示效果出众，操作简单，输入完显示信息后不占用 CPU 时间，显示容量也大， 因此采用 1602 液晶显示器。 3 3

4、传感器选择传感器选择 基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量 （1） 采用 DS18B20 数字温度传感器，精度高，灵敏度高；但不能采集湿度信息； （2） 采用 DHT11 数字温度传感器，可同时测量温度和湿度，精度和灵敏度，转换 速度也都能满足本次系统要求，而且 DHT11 采用单总线通信模式，占用 IO 口少。因此选用 DHT11 数字温湿度传感器。 2 2 系统设计系统设计 采用 MSP430F149 作为数据采集和接收处理显示模块的主控芯片， 430 和各种传 感器通信读出各种测量参数，通过 CAN 控制器将信息发送到 CAN 总线上；数据接收 模块从 CAN 总线上读取各种信息并通过

5、显示模块显示出来。 3 3 单元电路设计单元电路设计 3.13.1 温湿度采集系统温湿度采集系统 DHT11 数字温湿度 传感器 BH1750FVI 环境光强度 传感器 MSP 430 F149 SJA 1000 CAN 控制器 TJA l050 收发器 CAN BUS 图 2 远程温湿度数据采集模块 传 感 器 数 据 采 集 数 据 接 收 显 示 模 块 CAN 总线 图 1 远程温湿度数据采集 基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量 由图 2 所示，温湿度数据采集模块的硬件由以下四部分构成：传感器 DHT11， 微控制器 MSP430F149， CAN 控制器和 CAN 收发器。 微控

6、制器 MSP430F149 主要负责对 传感器输出的两路模拟信号进行循环采集并 AD 转换，SJAl000 的初始化，通过控制 JAl000 实现数据的发送和接收。SJAl000 负责数据链路层的工作，把发送缓冲器的 数据经过处理后送到 TJAl050，信息经过处理后放到接收缓冲器等待微处理器的读 取。TJA1050 提供 SJA1000 与物理总线之间的接口。 3.23.2 数据处理显示数据处理显示模块模块 如图 3 所示 TJA1050 收发器将信号差分放大去除噪声后送给 SJA1000 控制器， 控制器将接到的报文处理后提取数据给 430，430 将数据显示到 1602 显示器上。 4 4 系统功能系统功能 本文设计的系统能实时测量远程温湿度及光强度。 测量范围：温度 050，湿度 2090%RH，光强 1lx-65535lx； 分辨率：温度 1，湿度+/-2，光强 1lx； 测量距离：1km SJA 1000 CAN 控制器 TJA l050 收发器 CAN BUS 图 3 数据接收处理显示模块 MSP 430 F149 En C/