基于单片机的多路温度检测系统

**单片机设计介绍，基于单片机CAN总线的多路温度检测系统设计

前言

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概要

  
基于单片机CAN总线的多路温度检测系统设计概要，可以从以下几个方面进行阐述：

一、系统概述
基于单片机CAN总线的多路温度检测系统设计是一个结合了CAN总线技术和温度检测技术的综合性项目。该系统旨在实现多路温度的精确、实时和可靠检测，以满足各种应用场景的需求，如工业控制、环境监测、农业种植、医疗领域等。

二、系统组成

1. 硬件部分
   核心控制器：选用性能稳定、具有足够IO端口的单片机作为核心控制器，如常用的AT89C51、STM32系列或AT89S52等。单片机负责整个系统的控制逻辑、数据处理以及与CAN总线通信的协调。
   温度传感器：选用适用于温度检测的数字温度传感器，如DS18B20。DS18B20具有高精度、高分辨率和快速的响应时间，能够实时采集温度数据并转换为数字信号输出。其测温范围为-55℃+125℃，分辨率为912位。
   CAN总线接口：设计CAN总线接口电路，包括CAN控制器（如SJA1000）和收发器（如PCA82C250）。该接口用于实现单片机与CAN总线的通信，确保数据的可靠传输和实时性。
   电源模块：设计稳定可靠的电源电路，为整个系统提供所需的工作电压。
   其他辅助电路：如复位电路、显示模块（如LCD）、存储模块等，用于系统的复位、温度值的显示和数据的存储。
2. 软件部分
   单片机初始化：编写程序对单片机进行初始化设置，包括IO口配置、定时器设置、中断服务程序等。
   CAN总线通信程序：编写CAN总线通信程序，实现单片机与CAN总线的数据发送和接收功能。这包括初始化CAN控制器、配置滤波器、封装数据帧为CAN消息以及处理接收到的数据等。
   温度采集程序：编写温度采集程序，通过单片机读取温度传感器的输出值，并将其转换为实际温度值。
   数据处理与显示：对采集到的温度数据进行处理，如滤波、平均值计算等，并通过显示模块实时显示温度值。
   三、系统特点
   高传输速率：CAN总线具有高传输速率，最高可达1Mbps，能够实现快速的数据传输。
   强抗干扰性：CAN总线采用差分传输方式，能够抵抗电磁干扰，提高数据传输的可靠性。
   多主系统：CAN总线具有总线仲裁机制，可以组建多主系统，使得多个节点可以同时进行通信。
   灵活性：系统支持灵活的通信速率和可挂设备数量，能够适应不同的应用场景和需求。
   高精度：采用高精度的数字温度传感器，能够实现温度的精确测量。
   四、设计思路与实现
   文献研究法：搜集整理相关单片机系统和CAN总线技术的研究资料，认真阅读文献，为研究做准备。
   调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统和CAN总线技术的现状、存在问题和解决办法。
   比较分析法：比较不同系统的具体原理以及同一类传感器的性能区别，分析系统的研究现状与发展前景。
   软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，并编写相应的程序进行调试。在硬件设计方面，可以使用Altium Designer等软件进行原理图设计和PCB设计；在软件设计方面，可以使用Keil等软件进行C语言编程。
   系统调试与优化：搭建测试环境，验证系统的温度采集、CAN总线通信等功能的正确性和稳定性。根据测试结果，对系统进行必要的优化调整，提高系统的性能和可靠性。
   综上所述，基于单片机CAN总线的多路温度检测系统设计是一个涉及硬件设计、软件编程、CAN总线通信以及温度检测功能实现的综合性项目。通过合理的设计和实施，可以实现稳定、可靠、高效的多路温度检测系统，广泛应用于各种领域。
   

功能设计

本文介绍了一种基于CAN总线的温度检测系统的设计，当然一个系统是很庞大和复杂的，而我们对CAN总线技术的了解也不尽深入，加之时间紧迫，我们主要对能与CAN总线通信的实时温度检测系统智能节点进行探讨和详细论述。该系统可实现对多路待测温度的实时检测，并由LCD 显示检测结果，对异常情况进行声光报警，以及实现故障诊断等功能，经过多次测试，工作稳定可靠。因为采用CAN总线传输，传输稳定性更高，传输速度更快，能远距离多点检测控制，应用前景会很广。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图

程序

KEIL5（也称为Keil µVision 5）是一款由Keil Software公司（现为ARM公司的一部分）开发的集成开发环境（IDE），专为嵌入式系统开发而设计。以下是关于KEIL5的详细介绍：

集成开发环境：KEIL5提供了一个完整的集成开发环境，包括代码编辑器、编译器、调试器和仿真器等组件，这些组件可以方便地进行配置和管理，为开发者提供高效的开发体验。
支持多种编程语言：KEIL5支持多种编程语言，如C、C++和汇编语言，满足不同开发者的需求。特别是其内置的Keil C编译器，针对ARM架构进行了优化，能够生成高效、紧凑的代码。
强大的调试功能：KEIL5提供了丰富的调试工具，包括源码级调试器、断点调试、变量监视等，帮助开发者快速定位和解决问题。此外，它还支持硬件调试器和仿真器，方便开发者进行实时调试。
支持多种硬件平台：KEIL5支持多种基于ARM架构的硬件平台，如STM32、NXP LPC、Freescale Kinetis等，使得开发者可以便捷地对这些硬件进行开发。
易于学习和使用：KEIL5提供了丰富的文档和示例代码，以及直观的界面设计，使得初学者也能快速上手。同时，它还支持版本控制系统（如Git和SVN），方便团队间的协作和代码版本管理。

KEIL5作为一款功能强大、易于使用的嵌入式软件开发工具，在嵌入式系统开发领域占据了重要的地位。它以其丰富的功能、高效的开发体验和广泛的应用领域，赢得了众多开发者的青睐。无论是初学者还是资深开发者，都可以通过KEIL5快速构建高质量的嵌入式系统。

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

设计程序

#include <reg52.h>	         //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char  //无符号字符型 宏定义	变量范围0~255
#define uint  unsigned int	 //无符号整型 宏定义	变量范围0~65535
#include <intrins.h>sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;sbit beep = P1^7;   
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;#include "lcd1602.h"/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{uint i,j;for(i=0;i<q;i++)for(j=0;j<120;j++);
}void write_74hc595(unsigned int num)
{int i;	ST = 0;for(i=0; i<16; i++){SH = 0;if (num & 0x0001){DS = 1;}else{DS = 0;}SH = 1;num >>= 1;}ST = 1;
}unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{int i;unsigned int ret=0;if (num > 16) return 0xFFFF;for(i=0;i<num;i++){ret |= 1<<i;}return ret;
}/***************主函数*****************/
void main()
{init_1602();write_string(1,0,"Jin:    Chu:");write_string(2,0,"Car:      P:");write_sfm2(1,4,num_jin); write_sfm2(1,12,num_chu);  write_sfm2(2,4,num_car); write_sfm2(2,12,16-num_car);  write_74hc595(0);while(1){key();					}
}#  文章目录目    录摘    要	I
Abstract	II
引    言	1
1 控制系统设计	2
1.1 主控系统方案设计	2
1.2 传感器方案设计	3
1.3 系统工作原理	5
2 硬件设计	6
2.1 主电路	6
2.1.1 单片机的选择	6
2.2 驱动电路	8
2.2.1 比较器的介绍	8
2.3放大电路	8
2.4最小系统	11
3 软件设计	13
3.1编程语言的选择	13
4 系统调试	16
4.1 系统硬件调试	16
4.2 系统软件调试	16
结    论	17
参考文献	18
附录1 总体原理图设计	20
附录2 源程序清单	21
致    谢	25