基于CAN总线的智能型温湿度采集系统设计

线性电压输出式集成湿度传感器HM1500采用湿敏电阻HS1101设计制造，其湿度测量范围为5％～99％(相对湿度)；相对湿度精度为3％；工作温度为-30～+60℃；工作湿度范围为O％～100％(相对湿度)；供电电压为5 V(最大电压为DC 16 V)；可输出DC电压为1～4 V；响应时间为5 s，适用于动态温度测量。
由于该电路中没有负压，电路的主体采用差分式减法电路。通过设置R3，R4，R6，R7这四个精密电阻可调节增益，其输出电压的计算公式为：

图3中R1可以用来消除由于传感器差异而带来的误差。

2CAN总线接口电路
本系统选取PHILIPS公司CAN总线控制器SJA1000以及收发器TJA1050，考虑到SJA1000是一种独立的CAN总线控制器，同时支持CAN 2．OA和CAN 2．0B协议，通信速率可达1 Mb／s，能够完成通信协议的所有要求。JA1050是CAN总线控制器与物理总线之间的接口，是一种标准的高速CAN收发器，其可以为总线提供差动发送性能，为CAN控制器提供差动接收性能。SJA1000主要负责数据链路层的工作，把发送缓冲器的信息经过处理后送到TJA1050，数据经过处理后放到接收缓冲器等待微处理器的读取，CAN总线接口电路框图如图4所示。

3 USB-CAN转换模块接口电路
由于计算机没有专用的CAN总线接口，所以需要设计一个模块单元将CAN总线上的数据转换成USB接口数据，模块的一端接监控计算机的USB接口，另一端接CAN总线网络接口。本系统设计选用Atmel公司的ATmega 162芯片。总线控制器SJA1000实现CAN数据的发送和接收，接收方式仍采用中断方式；USB通信控制芯片FT245BM实现USB数据的发送和接收；ATF16V8负责对两个接口芯片得地址进行编码。USB-CAN转换模块结构框图如图5所示。

4 系统软件设计
系统软件主要包括：监控PC机通信处理软件、温湿度控制算法软件和现场测控节点数据采集与处理软件。软件系统采用模块化设计，分成若干相对独立功能模块，并为各模块安排适当的入口和出口参数，使得模块之间的相互连接组合灵活方便。系统软件模块主要由数据采集、温度传感器的线性化校正、键盘输入、测量数据显示、输出控制、CAN总线通信等组成，各模块在监控程序的调度下协调工作。
4．1 通信处理软件
采用Window XP SP3作为平台、VC++语言进行编程。包括系统参数设置、监控状态设置、数据发送和接收、本机状态查询、上下限报警、中断接收数据管理等功能模块。监控PC机首先对CAN总线适配器及自身进行初始化，然后发送命令通知特定节点向CAN总线上发送数据，通过CAN总线适配器转换后，由监控PC机根据实际情况进行相应处理，监控PC机采用定时循环扫描方式向各节点发布命令，采用中断方式接收数据。
4．2 节点软件
节点软件由初始化、数据发送和数据接收三部分组成。初始化程序放在主程序的最前端，考虑到系统对程序运行效率的要求，数据发送和数据接收采用中断方式进行。当监控PC机请求数据采集时，将采样点所在区域的温湿度和CAN节点状态等数据传送给上位计算机，完成温湿度传感器的采样和控制算法。

5 结 语
基于CAN总线的智能型传感器实现了对工业过程中温湿度的自动测量，为实现自动化远程温控湿控、保持环境温湿度符合工艺要求提供了高效的测控手段。USB-CAN数据转换的使用，使数据的传输速率远远超过了传统的RS 232转换，而且支持“热插热拔”，使用方便，具有广泛的应用前景。