发布时间 : 星期一 文章基于can总线的温度测控系统的设计本科本科毕业论文更新完毕开始阅读
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3.4.2 DS18B20的测温原理 ....................................................................... 16 3.5 小结 ............................................................................................................ 18 4 系统硬件设计 ....................................................................................................... 19
4.1 下位机的硬件设计 ...................................................................................... 19
4.1.1 CAN接口的连接设计 ....................................................................... 19 4.1.2 LCD显示接口 ................................................................................... 20 4.1.3 协议转换器设计 ............................................................................... 20 4.2 上位机的硬件设计 ...................................................................................... 22
4.2.1 串口通信 ........................................................................................... 22 4.3 小结 .............................................................................................................. 23 5 系统软件设计 ....................................................................................................... 24
5.1 下位机的软件设计 ...................................................................................... 24
5.1.1 CAN接口的软件设计 ....................................................................... 24 5.1.2 转换器的软件设计 ........................................................................... 25 5.2 上位机的软件设计 ...................................................................................... 27
5.2.1 串口通信 ........................................................................................... 27 5.2.2 界面通信软件实现 ........................................................................... 29 5.2.3 PC界面 .............................................................................................. 30 5.2.4 实验的调试方法 ............................................................................... 31 5.3 小结 .............................................................................................................. 31 结论 ............................................................................................................................. 32 致谢 ............................................................................................................................. 33 参考文献 ..................................................................................................................... 34 附录 ............................................................................................................................. 35
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1 绪论
1.1 课题背景及意义 1.1.1 课题背景
温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，在各个领域都有积极的意义，在日常生活中、工业生产中起到了重要的作用。温度控制系统根据用户所需温度与测量温度只差值来控制加热器运作，从而达到改变用户所需温度的目的。很多行业有大量的温控加热设备，用于合成各种所需物品；化工厂需要控制温度，防止化学物质在一定温度下反应爆炸；现代智能楼宇为了迎合人们的需求，需要保持在适宜的温度以内等等。随着经济的高速发展和现代化管理水平的提高，传统的温度控制不仅效率低、误差高，而且安全性能小、占用人力资源多。因此需要一种安全可靠、高效率高精度的温度控制系统。 1.1.2 课题意义
计算机控制系统广泛应用于工业、农业甚至家庭领域当中，其地位越来越高。而计算机的发展离不开微处理的不断改进和创造，通过提高微处理器的性能，使得计算机在处理数据时的速度、精度有了很大的改进，实现了类似非线性、时变的、参数分布的、最优控制等的各种复杂系统的处理。CAN(Controller Area Network)总线是国际上应用最广泛的现场总线之一，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，其高性能和高可靠性已被认同，并被广泛的应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。ARM（Advanced RISC Machines）处理器是一个精简指令集处理器架构，因其体积小、低功耗、低成本、高性能而广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。结合它们的优点，本课题设计了基于ARM的CAN总线扩展电路，通过PID控制器实现对温度的智能控制。 1.2 温度控制系统的发展趋势
温度控制系统的发展经历了从模拟、集成机械式到智能电子式，温度控制器从模
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拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。随着计算机微电子技术的发展，计算机与仪器设备之间的界限越来越模糊[1]。以往的单片机控制，虽然成本低，但已不能满足人们对性能、容量的需求，加之低成本的处理芯片出现，控制的复杂程度增大，因此在温度控制方面，我们放弃单片机，选择处理芯片为开发核心。ARM处理器，具有高精度、高速度、低成本、低功耗、体积小等优势。CAN总线网络各节点之间的数据通信实时性强、开发周期短、已形成国际标准，是最有前途的现场总线之一。因此把CAN总线应用于温度控制系统中，可以提高温控的效率和通信性能。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志，在控制方法上，因PID控制应用范围广、参数易整定，加之在实践中不断得到改进，由数字PID控制弥补了传统的模拟PID控制的误差缺陷，使得数字PID控制广泛应用于各行各业中。
1.3 课题研究内容
1、研究如何测量温度；
2、研究如何将所得温度信号送入单片机；
3、研究如何将温度信号由单片机送入PC机并显示； 4、研究如何实现将所得温度与所需温度对比并调节。
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2 总体方案
2.1 温度控制系统的结构
温度控制系统一般由PC界面显示控制端、PC与CAN网络连接的转换器、下位机智能节点构成，其系统框图如图2.1所示。
图2.1 系统结构框图
各级的说明如下：
1、PC机
可以反映系统中各个节点的温度曲线并发送控制命令，具有监控的功能。 2、协议转换器
通过协议转换器，达到了转换协议、连接上位机和下位机的目的。 3、智能节点
智能节点有显示（LCD显示）、温度采集（温度传感器）、控制（驱动电路）、CAN通信的作用。
4、执行机构
通过和所需温度比较进而修正环境温度。