基于CAN總線(xiàn)接口的紅外檢測系統的設計思路

　　2．2 MSP430單片機工作原理及數據處理

　　MSP430單片機是德州儀器(TI)公司生產(chǎn)的超低功耗Flash型16位單片機。根據系統功能及外圍電路接口要求，選用MSP430F449型單片機，該單片機具有豐富的內部硬件資源；內置的溫度傳感器用于檢測環(huán)境溫度，補償紅外傳感器檢測的數據；其內置A／D轉換器用于將傳感器輸出的模擬量轉換為數字量；通過(guò)硬件乘法器，實(shí)現對被測量的A／D采樣數據進(jìn)行高速數字濾波和溫度補償等運算。數字濾波法采用去極值平均濾波法。在脈沖干擾較嚴重的場(chǎng)合，如采用一般的平均值法，則干擾將會(huì )平均到結果中去，不易消除由干擾引起的誤差。首先把Ⅳ次采樣值按大小順序排成一列，采用“冒泡排序法”，可去掉N個(gè)數據中的最大值和最小值，再計算(N-2)個(gè)數據的平均值，即為去極值平均濾波法。溫度補償的處理方法；傳感器的靜態(tài)特性為線(xiàn)性時(shí)，則溫度補償前的特性可表示為：

　　式中，x為傳感器的輸入量，y為輸出量，Y為特性曲線(xiàn)在y軸上的截距(即環(huán)境溫度引起的輸出增益)，k為比例系數。

　　溫度補償公式法的步驟如下：

　　(1)給定(m+1)個(gè)溫度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，測出每一溫度下傳感器靜態(tài)特性曲線(xiàn)在y軸上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym；

　　(2)將Y表示成以溫度T為自變量的n次代數多項式(n

　　用最小二乘曲線(xiàn)擬合法確定a0，a1，a2，…an。

　　(3)在測得每一個(gè)y值及相應T值時(shí)，首先計算出Y值，然后再求出x值

　　采用數字濾波和溫度補償算法可使測量更精確，受環(huán)境溫度影響減少到最小。

　　2．3 按鍵、LCD顯示及報警系統

　　按鍵用于設定系統時(shí)間、聲光報警值以及對應的CAN總線(xiàn)通信地址等參數，如果按鍵較少采用一端口對應一按鍵，使用捕獲中斷。如果按鍵較多，則可采用行列式鍵盤(pán)以節省端口資源。LCD顯示采用LSD12864CT顯示模塊，該模塊由一組行驅動(dòng)信號IC3及兩組列驅動(dòng)信號IC2(控制左半屏)和IC1(控制右半屏)組成，其顯示點(diǎn)陣是128x64，可顯示圖形或漢字。其內部集成行、列驅動(dòng)及顯示器緩沖區RAM的接口，同時(shí)硬件可設置顯示屏的結構、數據傳輸方式、顯示窗口的長(cháng)寬等。MSP430F449內部自帶60 KB Flash用于記錄紅外測量數據超限時(shí)刻和對應的設置值，保存CAN接口相關(guān)參數。當CO濃度超出設定范圍時(shí)，由聲光報警裝置提醒井下工作人員。

　　2．4 CAN總線(xiàn)接口設計

　　該系統CAN接口由獨立的CAN總線(xiàn)控制器SJA1000、CAN數據收發(fā)器TJA1050組成。SJA1000是獨立CAN控制器，主要用于移動(dòng)目標和一般工業(yè)環(huán)境中區域網(wǎng)絡(luò )控制。SJA1000的AD0-AD7接MSP430的P2端口，P3．4和P3．5分別控制SJA1000的讀寫(xiě)操作。MSP430初始化SJA1000，通過(guò)控制SJA1000實(shí)現數據的收發(fā)。TJA1050是控制器區域網(wǎng)絡(luò )(CAN)協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)之間的接口，是一種標準的高速CAN收發(fā)器。TJA1050可為總線(xiàn)提供差動(dòng)發(fā)送功能，為CAN控制器SJA1000提供差動(dòng)接收功能。TJA1050提供CAN節點(diǎn)接口，實(shí)現CAN總線(xiàn)數據的傳輸。其中CANH和CANL接到外部CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上。MSP430、SJA1000與TJA1050的連接電路如圖2所示。