基于CAN总线的多功能大型粮仓远程监测系统

　　0 引言

　　粮食的安全储藏是国家为了备战和预防灾荒的重要战略决策，而粮库储粮监测技术又是科学保粮的关键技术之一。目前国内生产的粮情监测系统，品种繁多，系统结构各异，但其监测的内容主要集中在粮库内外温度和湿度，不能同时监测虫害情况;而且现场检测电路和上位机的通讯大多采用RS-485，这就使整个系统抗干扰能力差，实时性和纠错能力不强，增加节点困难，当某一通信节点出现故障时，还会影响整个系统[1]。因此为了提高粮情监测系统的可靠性，扩大粮情监测的功能，我们提出了基于CAN总线的多功能大型粮仓远程监测系统。

　　1系统总体结构原理

　　粮食在储藏期间,由于受环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的霉烂、或发生虫害。那么针对粮食储藏的特殊性，我们选择了粮仓内的温度和湿度作为主要监测参数，把粮虫发生情况作为辅助参数。

　　整个监测系统由上位管理主机(HOST)、USB/CAN转换器和多个智能节点组成。节点的数量由大型仓库里的粮库数量决定，一般在采用标准帧进行CAN通信时，节点不超过110个;采用扩展帧CAN进行CAN通信时，节点数量原则上无限制。整个监测网络采用总线式拓扑结构，其结构原理图如图1所示。

　　上位管理机采用PC机，主要完成整个监测网络系统的参数设置、粮库的状态查询、数据处理、粮情分析、超限实时报警和报表打印等功能。下位智能节点由单片机、数据采集电路和CAN通控制驱动电路构成。

　　下位机不仅要实时监测本粮库内各个测试点的温度、湿度和粮虫发生情况，并保存和显示结果，还要负责接收上位管理机的命令，根据上位机的要求上传数据。

　　USB/CAN转换器负责将上位机通过USB口输出的命令转换成CAN总线数据格式后，再下传到CAN总线;或者将下位机通过CAN总线上传的数据转换成USB数据格式后，再送到PC机。

　　2 下位机硬件电路结构

　　下位机以单片机AT89S52为核心，通过扩展显示电路、数据采集电路和CAN通信模块构成一个完整硬件体系，如图2所示。

　　2.1 数据采集电路

　　数据采集电路由温度采集电路、湿度采集电路和粮虫检测电路构成。温度检测采用Dallas公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20，它不仅能直接输出串行数字信号，而且具有微型化、低功耗、高性能、易于微处理器连接和抗干扰能力强等优点。DS18B20数字温度传感器对于实测的温度提供了9-12位的数据和报警温度寄存器，它的测温范围为-55℃~+125℃，其中在-10℃~+85℃的范围内的测量精度为±0.5℃。由于每个DS18B20有唯一的一个连续64位的产品号，所以允许在一根电缆上连接多个传感器，以构成大型温度测控网络。图2电路中，设计了两条测温单总线，每条单总线用一只场效应管提供电源，每条总线上可并联十几只数字温度传感器DS18B20。