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基于STM32和CAN总线的温度监控系统

发布时间:2020-07-21 17:55:17 阅读: 来源:面具厂家

摘要:介绍基于STM32和CAN总线的温度监控系统的硬件设计和软件设计,通过上位机与下位机的通信,实现对温度数据的监控。关键词:STM32;CAN总线;Delphi;PT100;SD卡;FATFS文件系统0 引言 现代工业控制领域通常要测量很多信号,并将其转化为计算机可以识别的二进制信号,并利用计算机监视和记录各种测量的信号。这个过程就要涉及到信号的采集和处理。CAN总线是一种串行多主总线,它卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计,特别适合工业过程监控设备的互连,因此,越来越受到工业界的重视,并已公认为最有前途的现场总线之一。本文介绍了基于STM32和CAN总线的温度监控系统的设计,通过上位机与下位机的通信,实现对温度数据的监控,并经初步实验达到了设计的要求。1 系统总体方案概述 系统总体框图如图l所示,本系统采用主站+从站的结构,CAN主站主要实现温度数据的存储以及CAN总线协议和串口协议之间的桥接,CAN 从站主要实现温度的采集。CAN从站采集的温度,经过CAN总线传送到CAN主站,主站将各从站的温度值传送到系统上位机中。上位机对各点的数据进行实时曲线显示并进行存储,上位机可以设定报警值,当节点温度超过设定值的时候,上位机发出报警声。在没有上位机的场合,主站将数据以文本文档的形式存储在主站的SD卡中。2 系统硬件设计2.1 CAN主站硬件设计 主站电路如图2所示,主要有电源模块、STM32模块、CAN收发器模块、RS232串口模块和SD卡模块。 其中STM32模块由STM32F103RBT6和周边时钟、复位、调试等组成。电源模块由外部输入+5V电压,经线性压降AMS1117-3.3V后供 STM32使用。CAN收发器模块采甩NXP的高速收发器TJA1040,TJA1040是PCA82C250的替代品,它完全符合ISO 11898标准,具有高速、低功耗、低电磁辐射的优点。RS232电平转换芯片采用MAX3232,它具有低功耗、高数据速率以及增强型ESD保护等特性。采用专有的低压差发送输出级,+3.0 V至+5.5V供电时利用内部双电荷泵保证RS-232性能。工作时,电荷泵仅需要四个100 nF的小电容。SD卡模块采用四线制SPI总线与SD卡相连接。2.2 CAN从站硬件设计 从站电路如图3所示,主要有电源模块、STM32模块,CAN收发器模块,PT100模块和从站地址选择模块。 其中电源模块、STM32模块和CAN收发器模块与CAN主站相同。PT100模块,采用传感器测量电桥,为了保证电桥输出电压信号的稳定性,电桥的输入电压通过TL431稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入STM32的AD输入口。从站地址选择模块由8位拨码开关组成,连接到 STM32 I/O的PC6-PC13。3 系统软件设计 本系统软件由CAN主站软件、从站软件以及Delphi上位机软件构成。其中CAN主站和从站程序用C语言编写,上位机程序用Obieet Pascal编写。3.1 CAN主站软件设计 CAN主站的功能是发送远程帧向从站查询数据、通过AD的转换结果计算芯片内部温度传感器的温度值、接收从站发送的数据帧、发送温度数据到上位机或存储数据到SD卡。CAN主站程序如图4所示。

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