基于CAN总线的仓库温湿度监控系统的设计

　　2.2.2温度检测部分

　　系统采用由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，该传感器属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。DS18B20主要有两种工作方式：寄生电源工作方式和外接电源工作方式。本系统采用外接电源方式（如图6）。

　　2.2.3湿度检测部分

　　湿度检测采用HS1101型湿度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。

　　HS1101测量湿度采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。

设计的电路如图7所示。

　　555芯片外接电阻R20，R19与HS1101，构成对HS1101的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R20相对于R19必须非常的小，但决不能低于一个最小值。R18是防止短路的保护电阻。

　　HS1101作为一个变化的电容器，连接2和6引脚。引脚作为R20的短路引脚。HS1101的等效电容通过R19和R20充电达到上限电压（近似于0.67VCC，时间记为T1），这时555的引脚3由高电平变为低电平，然后通过R19开始放电，由于R20被7引脚短路接地，所以只放电到触发界线（近似于0.33VCC，时间记为T2），这时555芯片的引脚3变为高电平。通过不同的两个电阻R19，R20进行传感器的不停充放电，产生方波输出。可以得出：

　　由此可以看出，空气相对湿度与555芯片输出频率存在一定线性关系。表2给出了典型频率湿度关系（参考点：25℃，相对湿度：55%，输出频率：6.660kHz）。可以通过微处理器采集555芯片的频率，然后查表即可得出相对湿度值。为了更好提高测量精度，将采用下位机负责采集频率，将频率值送入上位机进行分段处理。

　　2.2.4温湿度控制部分

　　在监控系统中，除了实时检测温度湿度等参数外，还需要对这些参数进行控制。在温度等测量参数超过用户设定值范围时，启动相关控制设备，否则关闭控制设备。系统采用继电器控制通风，除湿等设备的启动，具体电路设计如图8所示，其中J1用于控制通风设备，J2，J3用于控制湿度。

3系统软件设计

监控系统软件设计分为上位机系统的软件设计和下位机系统的软件设计。

　　上位机系统的软件包括监控管理部分软件和CAN适配器软件。现场监控管理部分主要利用组态王软件完成仓库的现场测量点模拟，对仓库的现场数据进行采集，并对采集数据进行分析，自动计算仓内的最高、最低和平均温度值，还可计算出每层的最高、最低和平均温度值，完成超限实时报警，同时实现对现场设备进行操作控制。例如启动通风、除湿、喷洒及安全保护装置，报警、切断电源等。并自动生成各种报表和图表，建立和存储仓库的仓储历史档案和打印功能。而远程监控管理部分主要完成仓库状态远程查询，报表打印和远程控制等功能。

　　对于CAN适配器的软件设计采用Windows环境下的VB语言进行开发，由于Windows的保护，VB无法直接读写并行端口，需要另外的程序模块来实现并行端口的直接读写，使用WINIO模块来解决VB对并口的读写。同时，由于WINIO模块不支持系统中断，还需要利用VB编写线程来查询SJA1000的中断状态。

　　下位机系统的软件包括CAN节点的软件和温湿度检测控制软件。软件设计采用模块化设计方式。软件中主要程序有SJA1000的初始化，报文的发送程序，报文的接收程序，CAN总线错误处理程序，以及和传感器配合实现现场参数的采集。

4结语

　　该设计在仓库的总体结构设计中，成功引入CAN总线作为通讯网络，其中下位机利用AT89S52单片机和SJA1000完成CAN节点设计，上位机完成了对CAN通讯适配器的设计，采用上位机高级语言VB和EPP协议实现SJA1000的控制，大大地提高了系统内部的速率和实时性，具有处理速度快，成本较低的优点。