CN202008729U - 一种基于现场总线8路湿度测量传输器 - Google Patents
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Abstract
一种湿度测量传输器，属于计算机技术、电工电子技术和自动化领域，具体涉及一种基于现场总线8路湿度测量传输器。包括MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)、电源电路(5)组成。它们的连接关系是：晶振及看门狗电路(2)和MCU控制器(1)连接，CAN总线电路(3)和MCU控制器(1)连接，湿度信号调理电路(4)和MCU控制器(1)连接，电源电路(5)给MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)供电，可以和上位机通讯。优点在于：简单高效便于应用、智能化、抗干扰强、实时性好、工程量小、电缆线少、成本低的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于计算机技术、电工电子技术和自动化领域，具体涉及一种基于现场总线8路湿度测量传输器。
背景技术
湿度测量是目前广泛使用的，以往的测量湿度通过电缆线把信号传送到上位机上，这样不仅干扰大而且实时性能也不好，因此很需要一种抗干扰性能强实时性能好智能化的湿度测量传输器，可以在很多工程实际中应用。
现场总线控制系统技术是20世纪80年代中期在国外上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线(fieldbus)是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，是现场通信网络与控制系统的集成。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低，计算机与计算机网络系统正在迅猛发展和扩大。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护，现场总线技术正越来越受到人们的重视。目前，国际上已经出现的现场总线有几百种，其中典型的有一定影响并占有一定市场份额的主要有基金会现场总线(FF)、CAN、PROFIBUS、Lonworks、HART等。
发明内容
本实用新型专利的目的在于提供一种基于现场总线8路湿度测量传输器，克服以往的测量和传输湿度信号干扰大而且实时性能不好的缺点，可以通过现场总线把湿度信息传送到上位机，完成湿度控制。主要应用于粮仓测量湿度，在食品库、冷库、温室等各种仓库需要控制湿度的系统中也得到广泛的应用，测量湿度范围为0～100％RH，精度为±3.5％RH，工作温度范围为-40～+85℃。本实用新型由MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)、电源电路(5)组成。它们的连接关系是：晶振及看门狗电路(2)和MCU控制器(1)连接，CAN总线电路(3)和MCU控制器(1)连接，湿度信号调理电路(4)和MCU控制器(1)连接，电源电路(5)给MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)供电。所述CAN总线电路(3)选用CAN现场总线，CAN(Controller Area Network控制器局域网)总线最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的一种串行数据通信多主机局域网，CAN现场总线是一种普及率很高现场总线(fieldbus)，直接通信距离最远可达10km，速率5Kbps以下，通信速率最高可达1MbPs，此时通信距离最长为40m，节点目前可达110个，通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤。
所述MCU控制器(1)选用Atmel公司的AT89C51CC01单片机，AT89C51CC0x系列单片机作为MCS-51微控制器家族的一员，其控制器的内核是51系列单片机，采用了强大的80C51指令集并成功地包括了Philips半导体SJA1000CAN控制器的PeliCAN功能，全静态内核提供了扩展的节电方式，振荡器可停止和恢复而不丢失数据，改进的1∶1内部时分频器在12MHz外部时钟频率时实现500ns指令周期，AT89C51CC01本身自有CAN总线控制器，故不需要外加CAN总线控制器。
所述晶振及看门狗电路(2)包括第二级硬件看门狗芯片(2-1)、晶振(2-2)、电容C1、电容C2，第二级硬件看门狗芯片(2-1)选用X25045芯片，X25045芯片的SO引脚和MCU控制器(1)的P3.0引脚连接，X25045芯片的SI引脚和MCU控制器(1)的P3.1引脚连接，X25045芯片的SCK引脚和MCU控制器(1)的P3.2引脚连接，X25045芯片的RST引脚和MCU控制器(1)的RESET引脚连接，晶振(2-2)的一端和MCU控制器(1)的XTAL1引脚连接后再和电容C1连接，晶振(2-2)的另一端和MCU控制器(1)的XTAL2引脚连接后再和电容C2连接。
所述CAN总线电路(3)包括光电耦合器1(3-1)、光电耦合器2(3-2)、CAN总线收发器(3-3)、防雷击管1(3-4)、防雷击管2(3-5)、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3、电容C4、CAN总线节点(3-6)。光电耦合器选用高速光耦隔离6N137芯片，在此用2片6N137芯片，MCU控制器(1)的TXDC引脚通过电阻R1 和一片6N137光电耦合器1(3-1)芯片IN引脚连接，MCU控制器(1)的RXDC引脚和另一片6N137光电耦合器2(3-2)芯片OUT引脚连接，CAN总线收发器3-3选用TJA1050芯片，一片6N137光电耦合器1(3-1)芯片OUT引脚连接TJA1050芯片引脚TXD，另一片6N137光电耦合器2(3-2)芯片IN引脚通过电阻R2连接TJA1050芯片引脚RXD，TJA1050芯片的CANH引脚通过电阻R3、电容C3、防雷击管1(3-4)与CAN总线节点3-6相连，TJA1050芯片的CANL引脚通过电阻R4、电容C4、防雷击管2(3-5)与CAN总线节点3-6相连。
所述湿度信号调理电路(4)将湿度传感器(6)0.96～3.90V电压信号调理成0.00～5.00V电压信号，本实用新型与之匹配湿度传感器(6)选用美国霍尼韦尔(Honeywell)公司生产的HIH-4000-1芯片，这是一型具有激光调整互换型的容性变化的单片集成电路，其输出电压与RH值呈线性关系，精度高，响应时间快，漂移小。在标准工作电压(DC5V)和标准室温(25℃)下，随着RH值从0～100％，对应的输出电压从0.196～3.190V，测量湿度范围为0～100％RH，精度为±3.5％RH，工作温度范围为-40～+85℃，湿度信号调理电路(4)有8路，8个湿度测量点通过8路湿度信号调理电路(4)和MCU控制器(1)的P1口8个引脚连接，以便MCU控制器(1)A/D转换器能够接收信号，MCU控制器(1)的P1口具有A/D转换器功能。
本实用新型工作原理：湿度传感器(6)通过湿度信号调理电路(4)，把采集湿度的信息传送到MCU控制器(1)的P1口，经过MCU控制器(1)处理的温度信息通过MCU控制器(1)的TXDC引脚和的RXDC引脚传输到CAN总线电路(3)，上位机通过CAN总线获取湿度信息。
本实用新型具有电路简单高效、信息传送智能化、抗干扰能力强、实时性能好、工程量小、电缆线少、便于应用、成本低的特点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型晶振及看门狗电路和MCU控制器连接的示意图。
图3为本实用新型CAN总线电路和MCU控制器连接的示意图。
图4为本实用新型湿度信号调理电路和MCU控制器连接的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步详细说明。
图1为本实用新型的结构示意图由MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)、电源电路(5)组成；图2为本实用新型晶振及看门狗电路(2)和MCU控制器(1)连接的示意图，MCU控制器(1)采用Atmel公司的AT89C51CC01单片机，X25045芯片的SO引脚和MCU控制器(1)的P3.0引脚连接，X25045芯片的SI引脚和MCU控制器(1)的P3.1引脚连接，X25045芯片的SCK引脚和MCU控制器(1)的P3.2引脚连接，X25045芯片的RST引脚和MCU控制器(1)的RESET引脚连接，晶振(2-2)的一端和MCU控制器(1)的XTAL1引脚连接后再和电容C1连接，晶振(2-2)的另一端和MCU控制器(1)的XTAL2引脚连接后再和电容C2连接；图3为本实用新型CAN总线电路(3)和MCU控制器(1)连接的示意图；图4为本实用新型湿度信号调理电路(4)和MCU控制器(1)连接的示意图，采集湿度的信息传送到MCU控制器(1)的P1口，经过给MCU控制器(1)处理的温度信息通过MCU控制器(1)的的TXDC引脚和的RXDC引脚传输到CAN总线电路(3)，上位机通过CAN总线获取湿度信息。
要完成8路湿度测量和信息的传输还需要相应的软件，软件有MCU控制器(1)初始化程序、CAN节点的初始化程序、报文发送程序和报文接收程序。
Claims (4)
1.一种基于现场总线8路湿度测量传输器，包括MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)、电源电路(5)组成，其特征在于，晶振及看门狗电路(2)和MCU控制器(1)连接，CAN总线电路(3)和MCU控制器(1)连接，湿度信号调理电路(4)和MCU控制器(1)连接，电源电路(5)给MCU控制器(1)、晶振及看门狗电路(2)、CAN总线电路(3)、湿度信号调理电路(4)供电。
2.如权利要求1所述的一种基于现场总线8路湿度测量传输器，其特征在于，所述的晶振及看门狗电路(2)包括第二级硬件看门狗芯片(2-1)、晶振(2-2)、电容C1、电容C2，第二级硬件看门狗芯片(2-1)选用X25045芯片，X25045芯片的SO引脚和MCU控制器(1)的P3.0引脚连接，X25045芯片的SI引脚和MCU控制器(1)的P3.1引脚连接，X25045芯片的SCK引脚和MCU控制器(1)的P3.2引脚连接，X25045芯片的RST引脚和MCU控制器(1)的RESET引脚连接，晶振(2-2)的一端和MCU控制器(1)的XTAL1引脚连接后再和电容C1连接，晶振(2-2)的另一端和MCU控制器(1)的XTAL2引脚连接后再和电容C2连接。
3.如权利要求1所述的一种基于现场总线8路湿度测量传输器，其特征在于，所述的湿度信号调理电路(4)有8路，8个湿度测量点通过8路湿度信号调理电路(4)和MCU控制器(1)的P1口8个引脚连接。
4.如权利要求1所述的一种基于现场总线8路湿度测量传输器，其特征在于，所述CAN总线电路(3)包括光电耦合器1(3-1)、光电耦合器2(3-2)、CAN总线收发器(3-3)、防雷击管1(3-4)、防雷击管2(3-5)、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3、电容C4、CAN总线节点(3-6)，光电耦合器选用高速光耦隔离6N137芯片，在此用2片6N137芯片，MCU控制器(1)的TXDC引脚通过电阻R1和一片6N137光电耦合器1(3-1)芯片IN引脚连接，MCU控制器(1)的RXDC引脚和另一片6N137光电耦合器2(3-2)芯片OUT引脚连接，CAN总线收发器(3-3)选用TJA1050芯片，一片6N137光电耦合器1(3-1)芯片OUT引脚连接TJA1050芯片引脚TXD，另一片6N137光电耦合器2(3-2)芯片IN引脚通过电阻R2连接TJA1050芯片引脚RXD，TJA1050芯片的CANH引脚通过电阻R3、电容C3、防雷击管1(3-4)与CAN总线节点(3-6)相连，TJA1050芯片的CANL引脚通过电阻R4、电容C4、防雷击管2(3-5)与CAN总线节点(3-6)相连。
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