基于CAN總線焊接車間環境實時監控系統的設計

【摘要】文章以LPC2119為微處理器為核心設計了一款焊接車間實時監控系統，可以取樣電路檢測焊接工作車間的有毒有害物質，當焊接車間環境參數超過設定值時就會打開換氣系統并通過聲光報警，同時通過CAN總線將環境參數傳遞到監控中心，使監控中心能實時監控焊接車間的環境狀況，達到預防災難性事故發生。

【關鍵詞】LPC2119;CAN;實時;監控系統

Abstract：In this paper，the microprocessor as the core design of awelding shop real-time monitoring system based on LPC2119，can sample circuit testing of welding workshop of toxic and harmful substances，when welding workshopenvironment parameter exceeds the set value will open theventilation system and through sound and light alarm，and the environmental parameters to the monitoring center through the CAN bus，the monitoring center environmentreal time monitoring of welding workshop，to prevent a catastrophic accident.

Key Words：LPC2119;CAN;Real time;Monitoring system

焊接車間里常存有大量的可燃和有毒物品，同時在焊接操作過程中還會產生大量的有化學氣體，如果沒有及時準確的檢測這些氣體的存在可能會對工作人員身體產生危害，可燃氣體達到一定的濃度還會產生爆炸，帶來的危害就相當大。所以設計一種高效準確的監控系統是非常必要的。本文利用CAN總線的通信實時性強、容錯率高、抗干擾能力強等特點設計了焊接車間的實時監控系統。

1.系統結構

系統用恩智浦半導體公司的LPC2119芯片，該芯片功耗低。電路通過8路傳感器傳送在焊接車間里的環境信息，分別是氧、一氧化碳、硫化氫、甲烷、二氧化硫、甲荃的濃度以及環境的濕度和溫度。當檢測到氣體超出設定的標準值時就會產生聲光報警，微處理器給換氣繼電器電路信號開啟焊接車間換氣并通過CAN接口電路向臨控中心送報警信息。監控中心隨時可以通過CAN總線讀焊接車間的環境信息，顯示電路用來顯示當前環境狀況，供工作人員隨時查詢。由于CAN總線的優勢監控中心隨時都可以準確的掌握焊接車間的環境狀況，及時處理突發情況。

圖1 系統結構圖

圖2 SO2取樣電路

2.系統硬件電路設計

2.1 取樣檢測電路

氣體傳感器選用的是煒盛公司的ME3系統和德國Drger公司生產的miniPac系列定電位電解式傳感器，傳感器電路如圖2所示。各檢測電路基本一樣，這里只給出了二氧化硫（SO2）的取樣檢測電路，AD623是一個集成單電源放大器，它的增益可以由外接電路控制。濕度取樣檢測電路是由濕敏電容HS11XX和TLC555組成，具體電路如圖3所示。取樣檢測電路得到的檢測信息分別送到LPC2119的P0.16、P0.20和P0.25-P0.30八個端口作為采集信號輸入端。

圖3 濕度取樣電路

2.2 CAN接口電路

LPC2119芯片中自帶CAN控制模塊，CAN接口電路就由6N137和82C250組成，P0.23端口與RX0相連，P0.24與TX0相連。

圖4 CAN接口電路

2.3 LPC2119端口分配

系統微處理器LPC2119各端口連接是：P0.16為濕度取樣檢測電路信號輸入端口;P0.20為溫度取樣電路信號輸入端口;P0.25-P0.30為氣體取樣檢測電路信號輸入端口;P0.0-P0.7為LCD顯示數據端口，P0.8-P0.15為LCD顯示控制端口。LCD顯示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C液晶模塊;P0.23和P0.24為CAN總線數據端口，P0.17為換氣繼電器控制端口;P0.18為聲音報警輸出端口;P0.19為光報警輸出端口。P0.21-P0.22為按鍵輸入端口。

3.系統軟件設計

軟件設計是基于μC/OS-II系統設計的，μC/OS-II是一個多任務的操作系統，模塊化設計可移植性強。本系統的設計流程圖如圖5所示。

圖5 系統軟件設計

4.結束語

本系統設計微處理器選用LPC2119功耗低、處理能力強、性價比高，可在一個焊接車間安裝多個本產品，通過CAN總線組網并與監控中心相連，CAN總線傳送速度快，可靠性好，監控中心可以實時準備的知道焊接車間的環境參數，預防為]災難性事故發生，同時監控中心也可以通過CAN總線對本產品的各節點進行設置，防止節點產品誤操作。

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本文為湖南省教育廳科學研究課題成果（課題號：14C1205）。

作者介簡：劉小兵（1981—），男，湖南攸縣人，湖南大學碩士研究生，講師，主要從事微處理器控制電路設計和汽車電子控制和總線通信的研究。