基于CAN总线接口的红外检测系统的设计思路

　　2．2MSP430单片机工作原理及数据处理

MSP430单片机是德州仪器(TI)公司生产的超低功耗Flash型16位单片机。根据系统功能及外围电路接口要求，选用MSP430F449型单片机，该单片机具有丰富的内部硬件资源；内置的温度传感器用于检测环境温度，补偿红外传感器检测的数据；其内置A／D转换器用于将传感器输出的模拟量转换为数字量；通过硬件乘法器，实现对被测量的A／D采样数据进行高速数字滤波和温度补偿等运算。数字滤波法采用去极值平均滤波法。在脉冲干扰较严重的场合，如采用一般的平均值法，则干扰将会平均到结果中去，不易消除由干扰引起的误差。首先把Ⅳ次采样值按大小顺序排成一列，采用“冒泡排序法”，可去掉N个数据中的最大值和最小值，再计算(N-2)个数据的平均值，即为去极值平均滤波法。温度补偿的处理方法；传感器的静态特性为线性时，则温度补偿前的特性可表示为：

　　式中，x为传感器的输入量，y为输出量，Y为特性曲线在y轴上的截距(即环境温度引起的输出增益)，k为比例系数。

　　温度补偿公式法的步骤如下：

　　(1)给定(m+1)个温度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，测出每一温度下传感器静态特性曲线在y轴上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym；

　　(2)将Y表示成以温度T为自变量的n次代数多项式(n

　　用最小二乘曲线拟合法确定a0，a1，a2，…an。

　　(3)在测得每一个y值及相应T值时，首先计算出Y值，然后再求出x值

　　采用数字滤波和温度补偿算法可使测量更精确，受环境温度影响减少到最小。

　　2．3 按键、LCD显示及报警系统

　　按键用于设定系统时间、声光报警值以及对应的CAN总线通信地址等参数，如果按键较少采用一端口对应一按键，使用捕获中断。如果按键较多，则可采用行列式键盘以节省端口资源。LCD显示采用LSD12864CT显示模块，该模块由一组行驱动信号IC3及两组列驱动信号IC2(控制左半屏)和IC1(控制右半屏)组成，其显示点阵是128x64，可显示图形或汉字。其内部集成行、列驱动及显示器缓冲区RAM的接口，同时硬件可设置显示屏的结构、数据传输方式、显示窗口的长宽等。MSP430F449内部自带60 KB Flash用于记录红外测量数据超限时刻和对应的设置值，保存CAN接口相关参数。当CO浓度超出设定范围时，由声光报警装置提醒井下工作人员。

　　2．4CAN总线接口设计

　　该系统CAN接口由独立的CAN总线控制器SJA1000、CAN数据收发器TJA1050组成。SJA1000是独立CAN控制器，主要用于移动目标和一般工业环境中区域网络控制。SJA1000的AD0-AD7接MSP430的P2端口，P3．4和P3．5分别控制SJA1000的读写操作。MSP430初始化SJA1000，通过控制SJA1000实现数据的收发。TJA1050是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线之间的接口，是一种标准的高速CAN收发器。TJA1050可为总线提供差动发送功能，为CAN控制器SJA1000提供差动接收功能。TJA1050提供CAN节点接口，实现CAN总线数据的传输。其中CANH和CANL接到外部CAN总线网络上。MSP430、SJA1000与TJA1050的连接电路如图2所示。