基于CAN總線的溫室測(cè)控系統(tǒng)的研究與設(shè)
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溫室控制技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，在目前的溫室系統(tǒng)中主要是靠RS-485總線來組成控制網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)和信息傳送到主控機(jī)中。其通信速率、節(jié)點(diǎn)連接數(shù)目都受到一定的限制。
本文提出了以CAN總線構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。CAN總線的通信速率最高可達(dá)1 Mbps／40 m，掛接的設(shè)備可達(dá)110個(gè)。另外信號(hào)的傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。并且一旦網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，該節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以主動(dòng)切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)及通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，降低了惡劣環(huán)境對(duì)于溫室系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)充性。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
溫室測(cè)控系統(tǒng)采用分布式多主方式進(jìn)行通信。系統(tǒng)主要由主控上位機(jī)、CAN總線和多個(gè)智能測(cè)控模塊組成(注意：各個(gè)智能測(cè)控模塊之間存在強(qiáng)烈的相互關(guān)系)。通過對(duì)溫室內(nèi)外，特別是溫室內(nèi)部各種影響作物生長(zhǎng)的要素用相應(yīng)智能傳感器進(jìn)行測(cè)量，然后通過CAN總線傳送給主控上位機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)打印、分析和處理、參數(shù)設(shè)置并且控制有關(guān)設(shè)備等工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室要素的調(diào)控，保證了作物生長(zhǎng)所需的環(huán)境。系統(tǒng)上任何節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)出信息，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和全局廣播方式接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。圖1是溫室測(cè)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖。
2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
溫室測(cè)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要由多個(gè)CAN智能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，如圖2所示。本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩芯電纜(CANH和CANL)雙絞線連接。主要由微控制器MC68S08QG8，CAN通信控制器MCP2515和CAN收發(fā)器TJA1050組成。本文中微控制器MC68S08QQ8與控制器MCP2515是通過SPI口連接，測(cè)控節(jié)點(diǎn)通過微控制器MC68S08QG8的IIC口來連接的。智能節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)是由溫室內(nèi)外所測(cè)控的環(huán)境要素來決定的，但是任意智能節(jié)點(diǎn)均可以像以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)那樣直接掛接在CAN總線網(wǎng)絡(luò)上，即在不犧牲可靠性的前提下進(jìn)一步擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。
評(píng)論