智能總線通信適配器設(shè)計

1、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計題 目：智能總線通信適配器設(shè)計作 者 羅 狄 屆 別 2015屆 院 別 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 機械電子工程 指導(dǎo)教師 陸 金 忠 職 稱 教 授 完成時間 2015年5月 10日 29摘 要CAN全稱為“Controller Area Network”，也就是大家所說的控制器局域網(wǎng)。本文首先在引入CAN現(xiàn)場總線概念的基礎(chǔ)上，論述介紹了CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)的現(xiàn)在狀況和未來的發(fā)展方向，分析系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信模塊等關(guān)鍵技術(shù);最后設(shè)計一個較簡單的CAN現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。CAN現(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它

2、們各自都具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，成為能獨立承擔(dān)某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點2。它對自動化領(lǐng)域的變化，就像計算機網(wǎng)絡(luò)對計算機之間的功能和作用的變化。如果說，把人類帶到信息時代是計算機網(wǎng)絡(luò)，那么現(xiàn)場總線的作用就是讓自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和設(shè)備加入到了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，成為了企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層，讓企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場。所以把現(xiàn)場總線技術(shù)比喻成一個控制技術(shù)新時代的開端并不過分。 本人首先介紹了什么是總線，把總線的概念引進本文中，在熟悉了解了總線的概念的同時，引進CAN總線的概念和理念。并介紹CAN總線的現(xiàn)在狀況和未來發(fā)展情況。后來又介紹了CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理。在第二部分中會了

3、解CAN總線系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)，CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點，CAN總線系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)和CAN總線系統(tǒng)通信協(xié)議模型。在第三部分會介紹CAN總線系統(tǒng)的工作原理。第四部分主要介紹了CAN總線系統(tǒng)在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的設(shè)計和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：CAN現(xiàn)場總線；現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)；通信模塊AbstractCAN stands for "Controller Area Network", the controller area network is everyone talking about. Firstly, based on&#

4、160;the introduction of CAN field bus concept, introduces the CAN fieldbus system present situation and the future direction of development, analysis of the key technologies of the system network structure and communication module; fin

5、ally, the design of a relatively simple CAN fieldbus control system.Measurement and control instruments of CAN fieldbus technology will bededicated microprocessors into traditional, so that they each have digital computing and communication capabilit

6、ies, network node becomes can takesome control, independent communication task 2. The changes it brings to the automation field, change as computer network to the computer between the function, effect. If the computer network

7、, the human into the information age, sofield bus enables network system control tasks and equipment into the ranks ofthe underlying information network, become the enterprise information network,the coverage of enterpri

8、se information communication has been extended to theproduction field. So the field bus technology as the beginning of a new era of control technology is not too much.I firstly introduce what is the bus, the bus is introduced

9、 in this paper, the familiar with the bus concept at the same time, the concept and introduce the concept ofCAN bus. And introduces the CAN bus now and future development. Then this paper introduces the structure and principl

10、e of CAN Fieldbus system. In the second part will understand the system structure for CAN bus system, CAN bussystem, the topology structure and communication protocol of CAN bus system model of CAN bus system. In the third part wi

11、ll introduce the working principle of the CAN bus system. The fourth part mainly introduces the CAN bus system in the design and application of the control system of central air conditioner.Key words: CAN Bus ;Fieldbus Control System;communication module目 錄摘 要

12、IABSTRACTII1緒 論11.1 CAN現(xiàn)場總線的發(fā)展?fàn)顩r和它的前景11.2 CAN現(xiàn)場總線的概念11.2.1 現(xiàn)場總線的簡介11.2.2 現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)形成21.2.3 什么是CAN總線31.2.4 CAN總線的特點41.2.5 CAN總線的技術(shù)規(guī)范52.CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理62.1 CAN總線系統(tǒng)的構(gòu)成62.2 CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點72.3 CAN總線系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)72.4 CAN現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型83.CAN現(xiàn)場總線工作原理93.1 CAN現(xiàn)場總線的位數(shù)值表示93.2 CAN現(xiàn)場總線的幀結(jié)構(gòu)103.3 CAN現(xiàn)場總線仲裁方式123.4 CAN現(xiàn)場總線錯誤檢測124.系統(tǒng)設(shè)

13、計實例CAN總線在中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用134.1 系統(tǒng)的設(shè)計思路134.2 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)144.3 硬件設(shè)計164.4信號采集電路設(shè)計174.5 CAN通信電路設(shè)計214.6 軟件設(shè)計234.7主程序設(shè)計244.8 AD轉(zhuǎn)換程序設(shè)計254.9設(shè)計小結(jié)27結(jié) 束 語28參考文獻29致 謝301緒 論1.1 CAN現(xiàn)場總線的發(fā)展?fàn)顩r和它的前景 CAN最早是由德國Bosch 公司在80年代推出的，應(yīng)用于汽車內(nèi)部測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，也適用于工業(yè)過程控制與工業(yè)設(shè)備與監(jiān)控設(shè)備之間的互連。由于它的高性能、高可靠性、實時性以及獨特的設(shè)計等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、

14、交通工具、醫(yī)療器械以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。因而CAN現(xiàn)場總線越來越受到工業(yè)界的重視，也已經(jīng)被公認為最有前途的幾種現(xiàn)場總線之一。因此CAN也將在中國迅速普及推廣。盡管CAN以經(jīng)發(fā)展多年，也很受人們重視，但它仍然在發(fā)展完善。比如基于安全方面的考慮和安全臨界應(yīng)用等，德國專業(yè)協(xié)會BIA和德國安全標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)TuV已經(jīng)確認一了些現(xiàn)有的基于CAN的安全系統(tǒng)。例如：CANopen安全就是第一個得到BIA試驗性批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)CAN解決方案。在其他方面，這個規(guī)范定義了從CANopen網(wǎng)絡(luò)到冗余總線系統(tǒng)的自動轉(zhuǎn)換。就是這樣的不斷完善，相信CAN總線會更好地適用于各種領(lǐng)域的應(yīng)用。1.2 CAN現(xiàn)場總線的概念1.2.1

15、 現(xiàn)場總線的簡介要了解CAN現(xiàn)場總線，首先要了解現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線是應(yīng)用于現(xiàn)場儀表、現(xiàn)場電器，設(shè)備及控制室主機系統(tǒng)之間的一種開放的、雙向的、多站、全數(shù)字化的通信系統(tǒng)，屬于自動化控制領(lǐng)域中較低層的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定了控制系統(tǒng)里一定數(shù)量的現(xiàn)場設(shè)備怎樣相互交換數(shù)據(jù)。傳輸數(shù)據(jù)的媒介有：電線電纜、電話線、光纜、無線電等等?，F(xiàn)場總線是指在現(xiàn)場使用的總線技術(shù)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)接線方式是并聯(lián)接線。PLC（可編程序邏輯控制器）控制各個電器元件，每個元件相對應(yīng)有一個I/O口，需要用兩根線對兩者進行連接，做控制或電源。整個系統(tǒng)的接線在PLC控制的電器元件數(shù)多到幾十個或幾百個時就會變得相當(dāng)復(fù)雜，很容易出

16、錯，維護和施工都非常不便。針對這個，人們想把大量導(dǎo)線并到一起，只用一根導(dǎo)線將所有設(shè)備連起來，而這根導(dǎo)線將會承載所有的數(shù)據(jù)和信號流通，設(shè)備之間的通信及控制同時可以任意設(shè)置。這根線因此被稱作了總線。就像計算機內(nèi)部的總線概念一樣。只是系統(tǒng)的控制對象大都在工地、礦地現(xiàn)場，不像計算機主要用于室內(nèi)，因此這類總線被人們稱為現(xiàn)場的總線，現(xiàn)場總線就是其簡稱。比較著名的現(xiàn)場總線有Foundation Fieldbus,LonWorks,PROFIBUS,HART,CAN等，CAN為本文的主題。 1.2.2 現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)形成控制系統(tǒng)大致發(fā)展到今天經(jīng)歷了以下四個階段:(1) 模擬儀表的控制系統(tǒng)模擬儀表的控制系統(tǒng)是在

17、六到七十年代應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。其較突出的缺點有：模擬信號因位精度低而容易被干擾。(2) 集中式數(shù)字的控制系統(tǒng)集中式數(shù)字的控制系統(tǒng)是七到八十年代應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的控制器采用了PLC、單片機或微機等，它內(nèi)部的傳輸為數(shù)字信號，因此克服了模擬儀表的控制系統(tǒng)里模擬信號的精度過低的缺點，因此提高了控制系統(tǒng)的抗干擾性能。此控制系統(tǒng)相比其他系統(tǒng)的優(yōu)點是容易按照全局情況作出控制判斷和計算，對于控制機時和空間方式的選擇則統(tǒng)一安排和調(diào)度，缺點是，此系統(tǒng)要求控制器本身的性能要高，比如相當(dāng)?shù)奶幚硇阅芎透呖煽啃允且欢ㄒ邆涞?，控制器效率，系統(tǒng)可靠性隨系統(tǒng)任務(wù)遞增而急劇下降。(3) 集散控制系統(tǒng)(DCS)集散控制系統(tǒng)D

18、CS是八到九十年代應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的核心思想為管理與控制相分離；上位機用于集中監(jiān)視管理，多臺下位機被用于現(xiàn)場進行分散式控制，上下位機之間相互的信息傳遞則通過控制網(wǎng)絡(luò)互連來實現(xiàn)。因此，集中式數(shù)字控制系統(tǒng)里的缺陷則通過此分布式的控制體系結(jié)構(gòu)得以完善。(4 )現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)FCS是一種開放式系統(tǒng)，是一種開放的、徹底分散的、可互相操作性的分布式控制系統(tǒng)，很有可能成為新世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流產(chǎn)品。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是通過把連接于總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的那些智能設(shè)備連接成一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而使其形成自動化的系統(tǒng)，來達到基本控制，參數(shù)修改，補償計算，報警，監(jiān)控，優(yōu)化及控管一體化的全面自動化功能。這是

19、一項綜合技術(shù)的主要內(nèi)容是智能傳感器，控制，網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字通信，計算機?，F(xiàn)場總線之所以一經(jīng)生成就受到全世界的廣泛關(guān)注，成為全球工業(yè)自動化的熱點，就是因為它與工業(yè)控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、分散化、智能化發(fā)展的方向極度的相適應(yīng)。受到現(xiàn)場總線的影響，現(xiàn)在生產(chǎn)的自動化儀表、可編程空制器(PLC)在產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)、集散控制系統(tǒng)(DCS)、結(jié)構(gòu)和功能方面產(chǎn)生了非常大的改革，具有數(shù)字通信功能的智能化數(shù)字儀表將逐步取代了傳統(tǒng)的模擬儀表，同時產(chǎn)生了一批具備控制、運算、檢測功能集于一身的變送控制器。產(chǎn)生了具有反饋故障信息的執(zhí)行器?，F(xiàn)在的設(shè)備管理維護方法從根本上發(fā)生了改變。1.2.3 什么是CAN總線CAN （Controlle

20、r Area Network 的縮寫）是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，是一種實時控制或者有效支持分布式控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。下面介紹一下CAN中的一些基本概念。（1）報文:就是總線上的信號，但長度會有限。當(dāng)總線處于開放時，任何的連接單元都可以發(fā)送一個新的報文。（2）信息路由: 一個結(jié)構(gòu)信息的節(jié)點將不使用的系統(tǒng)在系統(tǒng)。它包含了一些非常重要的概念。報文通信: 郵件內(nèi)容由標(biāo)識符ID。但我不是原來的那個消息意圖命名，但數(shù)據(jù)的意義，為了便于在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點的縮影，將使用消息篩選器確定是否他們啟動數(shù)據(jù)。成 組:由于采用了報文濾波，所以所有節(jié)點都可接收報文，并同時會被相同的報文所激活。數(shù)據(jù)相容性:CAN網(wǎng)絡(luò)中

21、，數(shù)據(jù)包可以被所有節(jié)點或節(jié)點收到了沒有，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性是通過接觸組和錯誤處理。（3）位速率:可以在不同的系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率是不同的，但在系統(tǒng)給出率是唯一確定的，并且是固定的。（4）優(yōu)先權(quán): 接入標(biāo)識總線在定義消息優(yōu)先級。（5）遠程數(shù)據(jù)請求: 通過發(fā)送遠程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求節(jié)點發(fā)送另一個類似的數(shù)據(jù)幀和數(shù)據(jù)幀，遠程幀和相應(yīng)的會在同一個標(biāo)識符ID命名。（6）仲裁: 當(dāng)總線是開放的，每個單元可以開始發(fā)送消息，如果有兩個或兩個以上的單元發(fā)送，總線訪問沖突將采用逐位仲裁規(guī)則的解決方案，ID標(biāo)識符的幫助。仲裁規(guī)則將使信息和時間都沒有損失。如果具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀、遠程幀同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，

22、將優(yōu)先于遠程幀。在仲裁過程中，每個發(fā)射器將水平與總線電平發(fā)送檢測比較，如果相同的單位繼續(xù)發(fā)送。在發(fā)送一個“隱藏”的水平，但巴士為“主導(dǎo)”的水平，該單位將退出仲裁，沒有傳輸后，繼承王位。（7）安全性 : 為了使數(shù)據(jù)傳輸安全性更高，在每個CAN節(jié)點中都設(shè)有錯誤檢測、標(biāo)定還有自檢的強有力的措施。檢測錯誤的措施包含有：發(fā)送自檢、循環(huán)冗余校檢、位填充以及報文格式檢查。（8）出錯標(biāo)注和恢復(fù)時間 ：已損報文由檢驗出錯誤的節(jié)點對它進行標(biāo)注。此類報文就會失效，并自動進行重發(fā)送。如果不存在新的錯誤，從檢出錯誤到下一個報文開始發(fā)送的恢復(fù)時間最多為29個位時間。1.2.4 CAN總線的特點CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)

23、。由于其應(yīng)用了很多新的技術(shù)和獨特的設(shè)計，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點可概括如下：(1)通信方式靈活。CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動的向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，而且無需站地址等節(jié)點信息。利用這一特點可方便的構(gòu)成多機構(gòu)備份系統(tǒng)。(2)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。(3)CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁

24、時間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。(4)CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無用專門的“調(diào)度”。(5)CAN最遠的直接通訊距離可以達到10km（速率5kbps以下）；通信速率可達到最高1Mbps（此時通信距離長為40m）。(6)CAN上的節(jié)點數(shù)主要由總線驅(qū)動電路決定，現(xiàn)在可達110個；報文標(biāo)識符可以達到2032種(CAN2.0 A)，而擴展標(biāo)準(zhǔn)(CAN2.0B)的報文標(biāo)識符可以說不受什么限制。(7) 可以用短幀結(jié)構(gòu)信息，傳輸時間短，干擾的概率是低的，所以，數(shù)據(jù)錯誤率一般非常低。 （8）信息的每個幀都會有一個CRC校驗和錯誤檢

25、測和其他措施，效果很好。 （9）通信介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜或光纖，選擇靈活。 （10）CAN節(jié)點具有自動關(guān)閉在嚴重故障的情況下的輸出功能，其他節(jié)點，在公共汽車上運行不受影響。 （11）CAN總線具有很高的性能價格比。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于采集設(shè)備，每個節(jié)點的價格較低，但也容易掌握的技術(shù)，充分利用了單片機的開發(fā)工具。1.2.5 CAN總線的技術(shù)規(guī)范CAN技術(shù)規(guī)范（Version2.0）由A和B兩部分組成。CAN報文的標(biāo)準(zhǔn)格式在2.0A中給出，而2.0B則給出了擴展的和標(biāo)準(zhǔn)的兩種格式。 為達到設(shè)計執(zhí)行靈活，CAN僅采用了ISO/OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。數(shù)據(jù)鏈路層由媒體訪問控制子層（

26、MAC）和邏輯鏈路控制子層（LLC）兩部分組成；物理層由三部分組成，分別為：物理媒體附件（PMA，Physical Medium Attachment ）、物理信令（PLS，Physical Signalling）與媒體接口（MDI，Medium Dependent Interface）三部分。下表為CAN協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)：表 1-1數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制子層（LLC）接受濾波超載通知恢復(fù)管理媒體訪問控制子層(MAC)數(shù)據(jù)封裝/拆裝幀編碼（填充/解除填充）媒體訪問管理錯誤檢測出錯標(biāo)定應(yīng)答串行化/解除串行化物理層物理信令（PLS）位編碼/解碼位定時同步物理媒體附件（PMA）驅(qū)動器/接收器特征媒體接

27、口（MDI）連接器2.CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2.1 CAN總線系統(tǒng)的構(gòu)成作為現(xiàn)場總線之一，可以是一個實時的控制能有效支持分布式控制或串行通信網(wǎng)絡(luò)，也屬于控制網(wǎng)絡(luò)。CAN總線系統(tǒng)，分別，和兩個方面實現(xiàn)的原理，只有兩個節(jié)點連成一體的通信介質(zhì)（如雙絞線）可以形成，兩個節(jié)點交換信息和通信媒體。在一個可以通用的控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)：傳感器節(jié)點，控制器，監(jiān)控節(jié)點的執(zhí)行器節(jié)點和其他節(jié)點（如人機界面）。網(wǎng)關(guān)和其他網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）互連的條件，為控制網(wǎng)絡(luò)也可以構(gòu)成一個大型復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示：控制器1控制器2控制器檢測設(shè)備傳感器節(jié)點人機界面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點傳感器節(jié)點執(zhí)行器節(jié)點執(zhí)行器節(jié)點執(zhí)行器節(jié)點網(wǎng)關(guān)其他網(wǎng)絡(luò)圖.總

28、線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.2 CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點掛在總線上的執(zhí)行部件、傳感部件或控制器單元稱作總線上的節(jié)點。總線的網(wǎng)絡(luò)通信是以允許節(jié)點間對等的傳播數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。上位機和節(jié)點的微控制器之間的通信可以是雙向的，也可以是單向的，當(dāng)雙向的傳輸時，上位機可以根據(jù)節(jié)點傳來的狀態(tài)值和數(shù)據(jù)值，實行調(diào)整或報警等反饋措施。構(gòu)成CAN節(jié)點的元器件是多種多樣的，在前面我們提到了典型的執(zhí)行器節(jié)點、智能傳感器節(jié)點以及控制器節(jié)點。多樣性的節(jié)點形式，間接豐富了網(wǎng)絡(luò)的類型。在一個總線網(wǎng)絡(luò)上，由于受限于總線收發(fā)器物理信號驅(qū)動能力，最多智能掛接110個節(jié)點設(shè)備。2.3 CAN總線系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)學(xué)中的拓撲學(xué)定義來看，網(wǎng)絡(luò)是由一組節(jié)

29、點和鏈路組成的幾何圖形。網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計是建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)的第一步，是各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，它對網(wǎng)絡(luò)性能有很大的影響，可靠性和通信費用?？梢跃钟蚓W(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)有多種，CAN總線網(wǎng)絡(luò)的概念引入的拓撲結(jié)構(gòu)，是必然的和必要的。CAN總線主常見的4種拓撲結(jié)構(gòu)如下：（1） 總線拓撲由單根電纜連接網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點便構(gòu)成了總線形拓撲結(jié)構(gòu)。這里的單根電纜即為總線，它只能支持一種信道，因此，總線的全部寬帶是被所有節(jié)點共享。當(dāng)一個節(jié)點與另一個節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送時，總線網(wǎng)絡(luò)中其他所有節(jié)點都將被動地偵聽該數(shù)據(jù)。在目標(biāo)節(jié)點接收并處理收到的數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)才將被其他節(jié)點忽略。（2）環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)中的整個網(wǎng)絡(luò)的環(huán)由每個節(jié)

30、點與兩個最近的節(jié)點相連接而成，數(shù)據(jù)沿環(huán)單向發(fā)送。環(huán)中的節(jié)點接收環(huán)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，將其轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點。（3）星形拓撲在星形拓撲結(jié)構(gòu)中，通過一個中央設(shè)備（如集線器）將網(wǎng)路中的每個節(jié)點連接在一起。中央設(shè)備接收網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點傳送來的數(shù)據(jù)，再將其轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)節(jié)點。（4）網(wǎng)狀拓撲在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，節(jié)點與節(jié)點之間都直接相聯(lián)的。廣域網(wǎng)常使用網(wǎng)狀拓撲，這里，節(jié)點則為地理場所。因為節(jié)點與節(jié)點直接互聯(lián)，數(shù)據(jù)得以在發(fā)送地與目的地之間直接傳輸。所以一個連接如果出了問題，將能夠迅速并輕易地變更傳輸數(shù)據(jù)的路徑。又因為兩節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸存在多條鏈路，網(wǎng)狀拓撲便成為最具容錯性的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。2.4 CAN現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型

31、CAN總線協(xié)議描述的主要是設(shè)備間的信息傳遞方式。在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織開放系統(tǒng)互連模型（OSI）中，CAN總線通信協(xié)議模型分為七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)層、路層、會話層、傳物層、應(yīng)用層和表示層，最下面兩層是由CAN總線協(xié)議規(guī)定的：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，但在2.0A版CAN技術(shù)規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層和LLC的服務(wù)和功能被描述為“傳送層”和“目標(biāo)層”。CAN總線的分層結(jié)構(gòu)及功能詳見圖2.1。LLC層的作用是：服務(wù)于遠程數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的傳送，確認由LLC層接收的報文是否己被接收，并為通知超載和恢復(fù)管理提供信息。定義目標(biāo)處理的靈活性很大。MAC子層的作用是：傳送規(guī)則、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、故障界定和出錯標(biāo)定。

32、MAC子層也要確定，為開始一次新的發(fā)送，MAC子層也要確定總線是否開放或者是否即將開始接收。不同于LLC層，MAC子層特性修改的靈活性不存在。物理層的作用是有關(guān)全部電氣特性不同在節(jié)點間的實際傳送。因而，在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，很明顯所有物理層內(nèi)的節(jié)點必須是相同的。然而，物理層的選擇靈活性很大。監(jiān)督器數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制子層LLC驗收濾波過載通知恢復(fù)管理介質(zhì)訪問控制子層MAC數(shù)據(jù)包裝解碼幀編碼介質(zhì)訪問管理錯誤檢測應(yīng)答物理層位編碼解碼位定時同步驅(qū)動器接收器特征故障界定總線故障管理圖2.2 CAN總線的分層結(jié)構(gòu)3.CAN現(xiàn)場總線工作原理3.1 CAN現(xiàn)場總線的位數(shù)值表示CAN的通信線路由兩根導(dǎo)線組成，分別為

33、CAN-H和CAN-L，這兩根導(dǎo)線就是CAN網(wǎng)絡(luò)中的總線。網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都掛在該總線上，并且都通過這兩根導(dǎo)線交換數(shù)據(jù)。總線上某一時刻的數(shù)值是以兩引線上電壓和之間的差值表示，如圖3.1所示。TUdiffUdiffUCAN-HUCAM-L平均電壓電 平U隱性位顯性位隱性位圖3.1 總線位的數(shù)值表示3.2 CAN現(xiàn)場總線的幀結(jié)構(gòu) CAN總線幀結(jié)構(gòu)在CAN總線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層中有定義，以下為四種不同CAN總線幀類型：（1）數(shù)據(jù)幀：作用是把數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳遞至接收端；（2）遠程幀：作用是請求發(fā)送標(biāo)識相同的數(shù)據(jù)幀； （3）錯誤幀：作用是檢測所有單元的總線錯誤，如有錯誤則發(fā)出錯誤幀；（4）過載幀：作用是

34、為遠程幀和相鄰數(shù)據(jù)幀之間提供附加延時。以上四種類型幀中， CAN總線最常用的幀類型是數(shù)據(jù)幀，其作用為傳輸有效數(shù)據(jù)。CAN總線各幀結(jié)構(gòu)：（1）數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀由幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)尾七個不同的位場組成。 幀起始由一個單獨的“顯性位”組成，表示數(shù)據(jù)幀的起始。該節(jié)點只在總線空閑時發(fā)送幀起始。 仲裁場有兩種：擴展幀格式的仲裁場和標(biāo)準(zhǔn)格式的仲裁場。，仲裁場在標(biāo)準(zhǔn)格式下由遠程請求（RTR）位和11位標(biāo)識符組成。，仲裁場在擴展幀格式下由29位標(biāo)識符，識別符擴展（IDE）位、替代遠程請求（SRR）位和遠程發(fā)送請求（RTR）位組成。11位標(biāo)識符RTR幀起始仲裁場圖3.2標(biāo)準(zhǔn)仲裁場

35、結(jié)構(gòu) 11位標(biāo)識符SRRIDE 18位標(biāo)識符RTR幀起始仲裁場 圖3.3擴展幀仲裁場結(jié)構(gòu) 控制場包括6個位。其中保留位有兩位，必須為“顯性”，其余4位是數(shù)據(jù)長度代碼，4位數(shù)據(jù)長度代碼從OX0到OX8，因為數(shù)據(jù)幀最多允許發(fā)送8個字節(jié)長度數(shù)據(jù)。 保留位保留位數(shù)據(jù)長度代碼控制場圖3.4控制場結(jié)構(gòu) 通過循環(huán)冗余碼可求得CRC場，CRC計算中，無填充位流會給定被除的多項式系數(shù)由，這些流組成的成分是：幀起始、控制場、仲裁場、數(shù)據(jù)場總線上的CRC序列為此多項式與除下面的多項式相除：，得到的余數(shù)。 組成應(yīng)答場的成分為應(yīng)答界定符和應(yīng)答間隙。幀結(jié)尾 由連續(xù)的7個“隱性”位來表示幀的結(jié)尾。（2）遠程幀 遠程幀由幀起

36、始、CRC場、控制場、仲裁場、應(yīng)答場以及幀結(jié)尾構(gòu)成，其中“顯性”位就只有RTR位，余下的位場和數(shù)據(jù)幀的相應(yīng)位場一樣。(3）出錯幀 出錯界定符和出錯標(biāo)志組成出錯幀，CAN控制器的出錯類型和出錯狀態(tài)用錯誤幀來檢測，用來作于檢測出錯條件的信號。（4）過載幀 過載界定符和過載標(biāo)志組成過載幀。3.3 CAN現(xiàn)場總線仲裁方式 一般CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)采用的控制方式有兩種，分別為避免碰撞的介質(zhì)訪問控制/載波監(jiān)聽多路訪問。仲裁場在CAN總線上發(fā)送的報文上都存在，該報文的傳輸優(yōu)先級由仲裁場的11位或29位標(biāo)識符表示。邏輯O決定了CAN總線的狀態(tài)，而非邏輯l，所以報文擁有的優(yōu)先級隨標(biāo)識符變小而升高，那么總線上的最高

37、優(yōu)先級存在于全O標(biāo)識符的報文上。 下面有一例子：假設(shè)A、B兩節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)。010101為A節(jié)點仲裁場的前5位，而B節(jié)點的仲裁場的前5位為010100。由于A、B兩節(jié)點仲裁場的前4位數(shù)據(jù)相同，所以各節(jié)點連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)位至第5位，節(jié)點A發(fā)送邏輯l丟失仲裁，而節(jié)點B發(fā)送邏輯O贏得仲裁，接著節(jié)點A會自動退出總線，而節(jié)點B則發(fā)送第6位數(shù)據(jù)位圖3.5所示為仲裁過程。節(jié)點A 幀起始 00 01 02 03 04 06 06節(jié)點B節(jié)點A丟失仲裁圖3.5仲裁過程3.4 CAN現(xiàn)場總線錯誤檢測有5種錯誤類型（它們并不互相排斥）存在于CAN現(xiàn)場總線中。(1)位錯誤：一個單元向總線送出一位的同時也在監(jiān)視總線，該位將

38、檢測到一個位錯誤當(dāng)監(jiān)視到的總線位數(shù)值與送出的位數(shù)值不同時。(2)填充錯誤：報文以位的填充方法進行編碼時，有6個連續(xù)相同的位電平出現(xiàn)時，一個位填充錯誤將被檢出。(3)CRC錯誤：發(fā)送器CRC計算的結(jié)果形成CRC序列。接收器用同樣的方法計算CRC時也得到一個值。如計兩個計算結(jié)果所得序列不相同，則一個CRC錯誤被檢出。(4)形式錯誤：當(dāng)一個或多個非法位在固定形式的位場中出現(xiàn)時，一個形式錯誤將被檢出。(5)應(yīng)答錯誤：在應(yīng)答間隙，顯位未被發(fā)送器檢測到時，一個應(yīng)答錯誤將被檢出。4.系統(tǒng)設(shè)計實例CAN總線在中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 4.1 系統(tǒng)的設(shè)計思路中央空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代化大型建筑中使用相當(dāng)廣泛。我們平常都使

39、用過或接觸過空調(diào)，知道空調(diào)系統(tǒng)進行處理的室內(nèi)空氣，空氣的溫度，新鮮度，純度和流量等指標(biāo)滿足人體舒適或符合工藝過程的要求。在這個前提下，空氣加濕或除濕的中央空調(diào)系統(tǒng)，冷卻或加熱，過濾處理措施。例如，空調(diào)系統(tǒng)，制冷機是由一個完整的供應(yīng)設(shè)備生產(chǎn)廠，它一般是根據(jù)空調(diào)和規(guī)則的原理是由微機自動控制。冷水機組由壓縮機，冷凝器和蒸發(fā)器，制冷壓縮機的壓縮，壓縮后的制冷劑進入冷凝器的冷卻水，冷卻后，變成液體，在冷卻塔的冷卻水熱沉淀，并排放到大氣中。液體制冷劑由冷凝器進入蒸發(fā)，吸收蒸發(fā)器，冷凍水冷卻，冷卻水和冷凍水進入風(fēng)機盤管吸收空氣中的熱量，如此循環(huán)不已，從房間熱。溫度，濕度和通風(fēng)是重要因素，中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，使

40、中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，可從以下三個方面考慮：（1） 機組基本參數(shù)的測量，設(shè)備的啟停控制。（2）基本的能量調(diào)節(jié)。（3）冷熱源和水管系統(tǒng)的全面調(diào)節(jié)與控制。4.2 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖4-1為中央空調(diào)控制系統(tǒng)的總體框圖，其中，上位機采用的是IBM-PC兼容機，負責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的控制命令的發(fā)送、接收與管理、系統(tǒng)工作過程的實時顯示等。下位機為各單元控制器，所采用的微處理器為ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機，它負責(zé)單位內(nèi)的空調(diào)機組現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)和控制工作狀態(tài)。負責(zé)接收數(shù)據(jù)總線和CAN總線的PC機的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，可以在控制器的CAN總線控制器SJA1000單元。通過上位PC總線插槽中插入的智能

41、CAN總線通信適配器連接CAN總線，并通過CAN總線與各單元相連。上位機智能CAN總線通信適配卡回風(fēng)溫度檢測單元控制器送風(fēng)溫度檢測單元控制器送風(fēng)風(fēng)機運行轉(zhuǎn)臺檢測回風(fēng)溫度檢測送風(fēng)風(fēng)機故障報警變頻調(diào)速器控制送風(fēng)風(fēng)機開關(guān)控制加濕器控制回風(fēng)風(fēng)門控制消防信號檢測新風(fēng)風(fēng)門控制鍵盤顯示控制水閥控制單元控制器過濾網(wǎng)壓差報警 圖4-1中央空調(diào)系統(tǒng)的總體框圖系統(tǒng)工作原理：單元各檢測點經(jīng)其控制器巡回檢測后，所得數(shù)據(jù)遵照CAN總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)被傳至上位機；通過智能CAN總線通信適配卡上位機則接收來自各單元控制器傳發(fā)的數(shù)據(jù)，按照操作者的指令或系統(tǒng)軟件預(yù)設(shè)的控制程序向各個單元控制器傳達控制命令，由單元控制器對各空調(diào)風(fēng)機機組進

42、行實時控制。假如脫離上位機，單元控制器將按照軟件設(shè)定的控制參數(shù)直接對空調(diào)風(fēng)機機組進行自動控制。操控者可以通過單元控制器上的小鍵盤對所控制參數(shù)值作現(xiàn)場修改。中央空調(diào)系統(tǒng)主要組成為：制冷機、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機盤管系統(tǒng)和冷卻塔。系統(tǒng)各部分的作用與工作原理如下：通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態(tài)后送至蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱交換，制冷機則將對冷凍水制冷，而冷凍泵將冷凍水輸送到各風(fēng)機風(fēng)口的冷卻盤管中，最后經(jīng)風(fēng)機吹送而獲得降溫的目的。經(jīng)過蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，冷卻泵會將冷卻水輸送到冷卻塔上由水塔風(fēng)機對其進行噴淋冷卻，與大氣之間進行熱交換，熱量將在大氣中散發(fā)。組成中央空調(diào)系

43、統(tǒng)的各個部分：冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍泵該、冷凍水管道及室內(nèi)風(fēng)機等組成組成了冷凍水循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中冷凍泵將主機蒸發(fā)器流出的低溫冷卻水進行加壓，然后將其送入冷凍水管道（出水），在室內(nèi)發(fā)生熱交換，房間內(nèi)的熱量被帶走，最后冷卻水回到主機蒸發(fā)器（回水）。室內(nèi)風(fēng)機的作用是將冷凍水管道旁吹過來的空氣，進行降溫，增加室內(nèi)熱交換的速度。冷卻水循環(huán)部分冷卻水塔、冷卻水管道、冷卻泵及冷凝器等組成了冷卻水循環(huán)部分。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)必將帶走室內(nèi)大量熱能當(dāng)其與室內(nèi)進行熱交換時。主機內(nèi)的冷媒將該熱能傳遞給冷卻水，使冷卻水溫度升高。冷卻水被冷卻泵將升溫后壓入冷卻水塔（出水），繼而冷卻水與大氣發(fā)生熱交換，溫度降低后再被送回主機冷凝

44、器（回水）。主機壓縮機、冷凝器、冷媒（制冷劑）及蒸發(fā)器等組成了主機部分，下面為其工作循環(huán)過程：首先壓縮機將低壓氣態(tài)冷媒加壓后，冷媒進入冷凝器繼而冷凝成為高壓液體。冷凝過程中會有大量熱能由冷媒會釋放出，冷凝器中的冷卻水將這部分熱能吸收并將其送至室外的冷卻塔上，熱量最終被釋放到空氣中去。流經(jīng)蒸發(fā)器前的節(jié)流降壓裝置的高壓液態(tài)冷媒因為壓力的突變而氣化，形成氣液混合物進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中的冷媒不斷氣化，同時冷凍水中的熱量會被其吸收而達到較低溫度。最后，冷媒又在蒸發(fā)器中氣化而變成低壓氣體，而再次回到壓縮機，如此往復(fù)循環(huán)。 4.3 硬件設(shè)計單元控制器和括智能CAN總線通信適配卡是系統(tǒng)硬件的主要內(nèi)容。智能C

45、AN總線通信適配卡的原理框圖如圖4-2所示。它采用CAN總線控制器82C200、高性能的嵌入式微處理器80C188和負責(zé)數(shù)據(jù)交換和通信處理的CAN總線收發(fā)器82C250，為上位微機和CAN總線提供了接口。82C200可完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。微處理器提供電子控制單元（ECU）的應(yīng)用層，一個多用途的接口由82C200為其提供。電動驅(qū)動系統(tǒng)，CAN總線智能通信適配器控制命令由上位機通過ISA總線，驅(qū)動電路，雙口RAM，然后發(fā)送一個中斷信號。CAN控制器82C200接收到中斷信號，從雙端口RAM中提取數(shù)據(jù)，和CAN總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，輸出驅(qū)動電路，光電隔離電路和CAN總線收發(fā)器82C250發(fā)送到

46、CAN總線上，完成了從PC機的數(shù)據(jù)交換單元控制器。接收上位機發(fā)送命令的過程和數(shù)據(jù)是相似的，但在相反的方向。 圖4-3為單元控制器電路。工作時，CAN總線控制器SJA1000的CAN總線接收上位機的命令和數(shù)據(jù)，以便中斷通知cpu89c51。CPU接收到中斷信號，將接收存儲在RAM SJA1000的數(shù)據(jù)，并根據(jù)從相應(yīng)的命令數(shù)據(jù)的I/O接口電路，控制風(fēng)扇單元，在相應(yīng)的操作加濕器和其他執(zhí)行元件。如果一個電腦需要每個單元的狀態(tài)信息，CPU將數(shù)據(jù)采集程序，控制I/O接口電路的巡檢各檢測點的數(shù)據(jù)。 CAN總線控制機PC機ISA總線輸出驅(qū)動及光電隔離電路總線驅(qū)動電路CAN總線接收器雙口RAM微處理機譯碼電路E

47、PROM圖4-2智能CAN總線通信適配卡原理框圖輸出驅(qū)動電路及光電隔離電路CAN總線控制器CAN總線收發(fā)器譯碼電路數(shù)據(jù)采集電路I/O接口電路微處理器輸出驅(qū)動電路小鍵盤及數(shù)字顯示器電路看門狗電路 圖4-3單元控制器電路原理框圖硬件看門狗電路X25045用于系統(tǒng)監(jiān)控，防止程序跑飛，并提供512字節(jié)EEPROM來保護重要的系統(tǒng)控制參數(shù)，提高了單元控制器的抗干擾能力。數(shù)字顯示器可以顯示風(fēng)機的互回風(fēng)濕度、送風(fēng)溫度、回風(fēng)濕度、變頻器頻率、風(fēng)門開度、水閥開度、報警信號的類型及數(shù)量等系統(tǒng)狀態(tài)信息。小鍵盤用于修改設(shè)置參數(shù)、改變顯示類型，從而使單元控制器在脫離上位機的情況下仍然可以完成控制功能。 4.4信號采集電

48、路設(shè)計信號采集節(jié)點主要負責(zé)采集循環(huán)水系統(tǒng)的信息，包括溫度、壓力值，通過總線上傳給控制計算機，同時接收控制計算機的信息控制工頻機的啟停并將工頻機啟停狀態(tài)上傳給控制計算機。 節(jié)點的主控制芯片采用美國Atmel公司的AT89C51單片機，AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造。1 信號調(diào)理電路一個中央空調(diào)機組需要采集的信號如下: 1.冷凍/熱水進出水溫度，2路。 2.冷卻出水溫度，1路。 3.冷凍/熱水進水壓力，1路。 4.冷卻進水壓力，1路。共有5路，但在實際工程中，中央空調(diào)用戶一般安裝兩個單位，一用一備。

49、一個單元發(fā)生故障時，另一個單元的開口，然后修復(fù)故障集，避免因故障和空調(diào)的使用。在實際應(yīng)用中的同一時間，一般是在使用兩個單位，以防止機組因長期使用壽命減少。因此，在信號采集電路的設(shè)計，信號采集的方法應(yīng)該是基于兩個中央空調(diào)機組的設(shè)計。一個壓力傳感器和一個溫度傳感器，是兩線，電源電壓24V，輸出4-20mA。溫度傳感器為自定義安裝的需要，對不同長度的管道直徑不同的傳感器。同時，管壁厚度需要不同的安裝螺紋長度傳感器也不同。一般溫度傳感器范圍0-100攝氏度。為0-1mpa量程壓力傳感器。溫度和壓力信號調(diào)理電路如圖所示，T0的輸入信號，R60是采樣電阻，C60作為濾波電容，規(guī)格220uF25V。拍攝第一

50、放大器的輸出阻抗，降低，起到隔離的作用，避免在負載的影響程度。然后將信號通過一個RC濾波器。反向比例第二運算放大器，具有信號放大的主要調(diào)節(jié)器，信號通過反向。信號的采集可以轉(zhuǎn)換為A / D。圖4-4 信號調(diào)理電路2 A/D轉(zhuǎn)換電路 A / D轉(zhuǎn)換，考慮到系統(tǒng)可能需要不同的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度，所以這兩個轉(zhuǎn)換芯片，采用12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543，11個模擬輸入。另一個是tlc0834。TLC0834是一個4通道8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換芯片，芯片的工作電壓為5V，串行控制，輸入可配置的多通道多路復(fù)用器和串行輸入輸出。多路復(fù)用器可以通過軟件配置為單端或差分輸入，輸入電壓可以調(diào)整，轉(zhuǎn)換時間的32ps。TL

51、C0834與單片機的硬件接口電路，芯片選擇pl.6 pl.4 TLC0834微控制器，是用來產(chǎn)生的A / D轉(zhuǎn)換時鐘，pl.5是一個雙向I / O接口，可用于配置和接收輸出轉(zhuǎn)換所得的模擬輸入數(shù)據(jù)。TLC2543是12位串行11通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，使用開關(guān)電容逐次逼近的方法來完成轉(zhuǎn)換過程。工作電壓為5V。在工作溫度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換時間為10ps。在硬件接口電路和單片機芯片的選擇，tl2543信號單片機P1.0，P1.1是用來產(chǎn)生的A / D轉(zhuǎn)換的時鐘，pl.2輸出控制字TLC2543芯片數(shù)據(jù)輸入端長度的輸出數(shù)據(jù)模擬通道，轉(zhuǎn)換控制芯片的轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)格式后，數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片。

52、圖3-5所示電路。的R93和穩(wěn)壓管組成的電路，V3提供了一個參考電壓，兩個轉(zhuǎn)換芯片SV。圖4-5 A/D轉(zhuǎn)換電路圖4-6 工頻機控制圖為了實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)，對泵房無人值守，信號采集節(jié)點控制電機的啟動和停止。在實際應(yīng)用中，異步電機起動電流一般是2 - 3倍額定電流，為了避免這種情況的發(fā)生，大多數(shù)的三相異步電機的進線與軟起動器系列，電動機的軟起動，避免啟動電流，當(dāng)開始的過程起動結(jié)束后，會自動打開旁路接觸器的軟起動器，短路。所以我們可以控制的軟起動器控制電機的啟動與停止。具體實現(xiàn)方法是訪問控制的軟起動器控制端的交流220V開關(guān)。圖3-6電路：電路，p21單片機P2.1端口，用來控制啟動和停止的

53、軟起動器。我/ O1和I / O11連接220V，連接，繼電器的常開觸點。當(dāng)p21高，在1413輸出連接到了繼電器，電，常開觸點，交流220V電源接通，電軟啟動控制端，交流電動機的起動。同理可以停止電機過程中獲得的頻率。12V的繼電器的選擇。檢查繼電器線圈的阻抗是600歐姆。，控制電壓12V，12/ 600 = 15 /（600 + R114），可以rll4電阻為150歐姆。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作，和控制計算機電源機器停止，但考慮到可靠性的原因，如果發(fā)生故障的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，工作頻率的機器不能由計算機控制，影響整個水系統(tǒng)操作，可能會導(dǎo)致關(guān)閉中央空調(diào)機組，為了防止這種的發(fā)生

54、，在工頻機控制電路的設(shè)計，再加上自動/手動路由開關(guān)，當(dāng)開關(guān)位于汽車，受電腦控制電機，當(dāng)開關(guān)位于手冊，由服務(wù)員直接操縱機。 4.5 CAN通信電路設(shè)計CAN通訊部分主要是由四部分組成:微控制器89C51、獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器82C250和高速光電藕合器6N137。具體電路見圖3-7。下面對所選用的芯片做簡單介紹。1. CAN總線控制器SJA1000SJA1000是一個獨立的CAN控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，主要用于運動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境控制。支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議。主要由接口管理邏輯（IML），信息的緩沖區(qū)（含發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖TXB rxfif0），位流處

55、理器（BSP），驗收濾波器（ACF），位定時邏輯（BTL），錯誤管理邏輯（EML），內(nèi)部振蕩器和復(fù)位電路等。IML從CPU接收指令，控制寄存器尋址和提供信息和狀態(tài)信息來控制中斷。CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入TXB，TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到 CAN BUS。BTL始終監(jiān)視CAN BUS，當(dāng)檢測到有效的信息頭“隱性電平控制電平的轉(zhuǎn)換時啟動接收過程，接收的信息首先要由位流處理器BSP處理，并由ACF過濾，只有當(dāng)接收的信息的識別碼與ACF檢驗相符時，接收信息才最終被寫入RXB或RXFIF0中。RXFIF0最多可以緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被CPU讀取。EML負責(zé)傳遞層中調(diào)

56、制器的錯誤管制，它接收BSP的出錯報告，促使BSP和IML進行錯誤統(tǒng)計。 圖4-7 CAN通信原理圖2. CAN總線收發(fā)器82C25082C250 CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口，它可以提供差動發(fā)送能力總線和接受能力，引腳8（RS）選擇不同的工作方式：高速，斜率控制及零。在高速模式下，發(fā)送器輸出晶體管是盡可能快，導(dǎo)通和截止。在這種方式中，不采取措施，限制坡度的上升和下降。降低速度或總線的總線長度短，使用非屏蔽雙絞線或平行線。為了減少無線電干擾，應(yīng)限制上升和下降的斜率。接地電阻控制引腳8的斜坡上升和下降。該系統(tǒng)采用了一種邊坡工程。在82C250網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)82C250 TxD腳輸入高，耕作的輸

57、出可以在高阻抗?fàn)顟B(tài)，在這種狀態(tài)下，82C250不會對整個網(wǎng)絡(luò)的影響，我們稱這種節(jié)點在撤退；當(dāng)TXD引腳輸入低，耕作，可分別。高，低電平輸出，整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)男再|(zhì)決定的。RxD端輸出級和網(wǎng)絡(luò)級82C250發(fā)送起主要作用的是相同的。在原理圖，AT89C51作為微控制器的CAN通信模塊，負責(zé)對CAN控制器的初始化，通過控制CAN控制器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。可以控制接口電路由CAN通訊控制器SJA1000，CAN總線驅(qū)動器82C250光電耦合器6N137，在高速光耦6N137SJA1000和82C250。 4.6 軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件由上位機管理軟件和單元控制器的控制軟件。上位機管理軟件是基于Windows98平臺上，采用Visual Basic6.0開發(fā)，包括監(jiān)控系統(tǒng)，通信管理，數(shù)據(jù)處理，指揮和控制，動態(tài)顯示模塊，它具有友好的人機界面，操作方便，顯示直觀。系統(tǒng)運行時，控制點的位置，在PC機上顯示圖形可視化檢測，檢測和在各自的位置側(cè)控制數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示，操作簡單的培訓(xùn)就可以控制整個系統(tǒng)。使用程序設(shè)計語言8051裝配單元控制器軟件，在89C51單片機EEPROM固化，主要完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通信，I / O接口控制，數(shù)字顯示控制功能。根據(jù)室內(nèi)溫度的不同要求，每個季節(jié)的濕度，軟件中預(yù)選設(shè)置了不同季節(jié)的控制參數(shù)，并可通