基于CAN总线接口的红外检测系统的设计思路

文章摘要：式中，x为传感器的输入量，y为输出量，Y为特性曲线在y轴上的截距(即环境温度引起的输出增益)，k为比例系数。温度补偿公式法的步骤如下：(1)给定(m+1)个温度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，测出每一温度下传感器静态特性曲线在y轴上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym；(2)将Y表示成以温度T为自变量的n次代数多项式(n用最小二乘曲线拟合法确定a0，a1，a2，…an。(3)在测得每一个y值及相应T值时，首先计算出Y值，然后再求出x值采用数字滤波和温度补偿算法可使测量更精确，受环境温度影响减少到最小。2．3 按键、LCD显示及报警系统按键用于设定系统时间、声光报警值以及对应的CA

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　　式中，x为传感器的输入量，y为输出量，Y为特性曲线在y轴上的截距(即环境温度引起的输出增益)，k为比例系数。

　　温度补偿公式法的步骤如下：

　　(1)给定(m+1)个温度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，测出每一温度下传感器静态特性曲线在y轴上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym；

　　(2)将Y表示成以温度T为自变量的n次代数多项式(n

　　用最小二乘曲线拟合法确定a0，a1，a2，…an。

　　(3)在测得每一个y值及相应T值时，首先计算出Y值，然后再求出x值

　　采用数字滤波和温度补偿算法可使测量更精确，受环境温度影响减少到最小。

　　2．3 按键、LCD显示及报警系统

　　按键用于设定系统时间、声光报警值以及对应的CAN总线通信地址等参数，如果按键较少采用一端口对应一按键，使用捕获中断。如果按键较多，则可采用行列式键盘以节省端口资源。LCD显示采用LSD12864CT显示模块，该模块由一组行驱动信号IC3及两组列驱动信号IC2(控制左半屏)和IC1(控制右半屏)组成，其显示点阵是128x64，可显示图形或汉字。其内部集成行、列驱动及显示器缓冲区RAM的接口，同时硬件可设置显示屏的结构、数据传输方式、显示窗口的长宽等。MSP430F449内部自带60 KB Flash用于记录红外测量数据超限时刻和对应的设置值，保存CAN接口相关参数。当CO浓度超出设定范围时，由声光报警装置提醒井下工作人员。

　　2．4 CAN总线接口设计

　　该系统CAN接口由独立的CAN总线控制器SJA1000、CAN数据收发器TJA1050组成。SJA1000是独立CAN控制器，主要用于移动目标和一般工业环境中区域网络控制。SJA1000的AD0-AD7接MSP430的P2端口，P3．4和P3．5分别控制SJA1000的读写操作。MSP430初始化SJA1000，通过控制SJA1000实现数据的收发。TJA1050是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线之间的接口，是一种标准的高速CAN收发器。TJA1050可为总线提供差动发送功能，为CAN控制器SJA1000提供差动接收功能。TJA1050提供CAN节点接口，实现CAN总线数据的传输。其中CANH和CANL接到外部CAN总线网络上。MSP430、SJA1000与TJA1050的连接电路如图2所示。

　　3 系统软件设计

　　系统上电复位后首先初始化，主要包括系统硬件初始化及从MSP430 Flash中读取CAN相关参数，并进行设置；然后系统进行按键扫描：如有键按下则进行相应的操作，如设置时间和CO报警浓度值、修改CAN参数、查阅报警记录等；若无键按下，则采集CO浓度并进行软件处理，软件处理包括数字滤波和温度补偿，用以校准浓度数据。若CO浓度超限，则声光报警通知井下工作人员并记录报警时刻和报警值到存储器中，若浓度正常则循环检测并显示。系统软件流程如图3所示。气体浓度数据的远程传输由CAN总线接口完成。当上位机给该站发送报文时，即要求本站传送数据时，系统才向上位机传送数据，这样可减轻单片机的负担，降低功耗。因此，CAN通信程序流程大致为：当检测仪接收到有效的报文时产生接收中断，在中断服务子程序中，以CAN报文形式发送C0浓度数据，采用非中断方式发送报文，具体工作流程如图4所示。

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