一种基于CAN总线的测温仪的制作方法

本发明涉及一种基于CAN总线的测温仪。

背景技术：

现有技术中的测温仪，大多为专项开发，通用性差，而对于考虑到通用性的方案，其网络传输速度却比较慢，实时性差。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于CAN总线的测温仪，该基于CAN总线的测温仪通过测量通道等单元的设置，解决了远距离多点测试的问题，且实时性好，网络传输速度快，有良好的通用性，根据实际需要，用户可选择不同的方案，既解决了问题，又降低了成本。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种基于CAN总线的测温仪，包括测量通道、A/D转换电路、单片机、控制电路、显示电路、总线接口、输入电路；所述测量通道、A/D转换电路、单片机、控制电路、显示电路依次连接，单片机还连接总线接口和输入电路；所述测量通道连接多个测温元件；所述A/D转换电路为串行数据输出方式；所述控制电路核心为锁存器；所述总线接口为CAN总线接口，且通过CAN连接至上位机。

所述测温元件数量为八个，所述测量通道为74S151。

所述A/D转换电路核心为MAX187。

所述控制电路核心为锁存器74LS373。

所述显示电路为74LS139，并连接LED显示器。

所述输入电路连接4×4键盘。

本发明的有益效果在于：解决了远距离多点测试的问题，且实时性好，网络传输速度快，有良好的通用性，根据实际需要，用户可选择不同的方案，既解决了问题，又降低了成本，如监控计算机控制多个测温节点，每个节点又可在小范围内多点测温，完全根据用户实际选择，可靠性好，实时性强，用户甚至可以选择多个监控计算机，方便灵活，系统生命力强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制流程图；

图3是本发明中CAN报文的一种标识方式。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的一种基于CAN总线的测温仪，包括测量通道、A/D转换电路、单片机、控制电路、显示电路、总线接口、输入电路；所述测量通道、A/D转换电路、单片机、控制电路、显示电路依次连接，单片机还连接总线接口和输入电路；所述测量通道连接多个测温元件；所述A/D转换电路为串行数据输出方式；所述控制电路核心为锁存器；所述总线接口为CAN总线接口，且通过CAN连接至上位机。

所述测温元件数量为八个，所述测量通道为74S151。

所述A/D转换电路核心为MAX187。

所述控制电路核心为锁存器74LS373。

所述显示电路为74LS139，并连接LED显示器。

所述输入电路连接4×4键盘。

由此，测温元件的信号经过仪用运放进行差动放大，再经过74S151和12位串行输出的A/D转换器MAX187，与传统A/D芯片并行数据输出方式不同，MAX187采用串行数据输出方式，可以通过单片机输出的串行移位脉冲来控制采样数据的读取。

对于控制电路和显示电路，由锁存器74LS373、通用可编程逻辑芯片74LS139和LED显示器组成，其中，74LS139芯片起译码作用,把4个锁存器的端口地址设定为：8F00H(读)、8F01H(写)、8F02H(读)和8F03H(写)。控制码由2个字节组成，是2个锁存器的输出值，其中A2、A1、A0用于选择输入通道(000：第1通道；001：第2通道；…；111：第8通道)，仪用运放的8个放大倍数K(K＝1，5，10，50，62，125，250，500)，分别对应5V，1V，500mV，100mV，80mV，40mV，20mV，10mV的电压输入)，该字节的最高位控制一个发光二极管LED，用于指示温度测量系统的故障状态(0：正常；1：故障)。

测温程序通过对输入点的数据结构进行操作，完成信号采样、信号预处理和温度值的计算，如图2所示为主程序流程图，其中采样间隔是在定时器中断中计数，间隔时间到时设置标记为1，该标记由主程序清0。

每个输入端的数据结构由8个字节组成，连续地存放在8个RAM单元中，它内容依次为1个字节的测温元件型号TYPE(0：该输入端不使用；1：Pt100；2：Cu50；3：S；4：B；5：K；6：E；7：T；8：J；9：R)、2个字节是控制码、2个字节是分度表在程序存储器EPROM中的首地址和3个字节是BCD码形式(***.*℃)的温度测量值。

CAN应用节点的通信程序主要包括三部分：初始化子程序、发送子程序、接收子程序。

为了完成通信，必须在CAN应用层协议上加一层用户层协议,来约定数据和命令的意义，在本系统中，现场单元一共有两种：现场采集单元和现场测控单元，协议遵从CAN2.0，对仲裁场的11位标识符进行定义分组，将其分为4个单独的报文组：组1、组2、组3、和组4。组成如下表所示：

①报文ID：在特定端点内的报文组中识别一个报文。用报文ID在特定端点内单个报文组中可以建立多重连接，该端点利用报文ID与MAC ID的结合，生成一个连接ID，该连接ID在于相应传输有关的CAN表示符内指定，组2和组3则预定义了确定报文ID的使用。

②源MAC ID：此MAC ID分配给发送节点。组1和组3需要在CAN标识符中指定源MAC ID。

③目的MAC ID：此MAC ID分配给接收设备，报文组2允许在CAN标识符的部分指定源MAC ID或目的MAC ID，为了保证系统的实时性要求，在MAC ID中定义了各设备的优先级，低数据位的ID具有高的优先级，在实现过程中采用C语言实现，协议通过面向对象的方式加以描述，其中对于协议中各个对象都详细定义了他们的属性、数据类型等基本信息，而且通过事件触发方式来具体定义了各个对象的行为，因此在实现过程中，可以按照面向对象的编程方法来编制协议源代码，除了定义对象的属性以外，还要构造事件驱动的机制，即事件的产生、事件队列的实现、事件处理优先级的规定，以及事件的处理等。这里主要指的是完成事件的处理，在完成对CAN控制器等的初始化工作后，主程序进入事件处理的无限循环，为了能够及时响应高优先级事件，在每完成一次事件的处理以后，都要执行“e＝global event”语句，刷新事件中间变量e。

如图3所示，假定第一个数据位表示I/O轮询请求事件，它就具有最高优先级，高优先级的事件的响应较低优先级的事件为先，在进入事件处理程序部分以后，首先清除事件队列中的此事件，以表明此事件已得到响应，然后再进行相应的程序执行，部分程序如下，头文件函数声明：

本发明在使用前，需要在上位机进行设置，填写一张数据表格，确定8个输入端连接测温元件的型号和量程，表格共有8项，每一项都由3个参数组成：型号TYPE、量程下限和量程上限，输入量程主要是为了确定测量电路的放大倍数，以提高测量精度，上位机接收数据表格后，经过上位机应用程序分析，确定智能测温仪数据结构的具体数值，并把该数据结构中的参数通过CAN总线送到智能温度变送器中。

在测量过程中，AT89S52能对输入端的开路、短路等故障情况进行实时检测，以及定期对片内RAM进行读写检验，一旦发生故障可及时向上位机报告，以便上位机作相应处理。

本发明利用CAN总线局域网的特殊优势，解决了远距离多点测试的问题，且实时性好，网络传输速度快，有良好的通用性，根据实际需要，用户可选择不同的方案，既解决了问题，又降低了成本，如监控计算机控制多个测温节点，每个节点又可在小范围内多点测温，完全根据用户实际选择，可靠性好，实时性强，用户甚至可以选择多个监控计算机，方便灵活，系统生命力强。