基于CAN总线焊接车间环境实时监控系统的设计

【摘要】文章以LPC2119为微处理器为核心设计了一款焊接车间实时监控系统，可以取样电路检测焊接工作车间的有毒有害物质，当焊接车间环境参数超过设定值时就会打开换气系统并通过声光报警，同时通过CAN总线将环境参数传递到监控中心，使监控中心能实时监控焊接车间的环境状况，达到预防灾难性事故发生。

【关键词】LPC2119;CAN;实时;监控系统

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

焊接车间里常存有大量的可燃和有毒物品，同时在焊接操作过程中还会产生大量的有化学气体，如果没有及时准确的检测这些气体的存在可能会对工作人员身体产生危害，可燃气体达到一定的浓度还会产生爆炸，带来的危害就相当大。所以设计一种高效准确的监控系统是非常必要的。本文利用CAN总线的通信实时性强、容错率高、抗干扰能力强等特点设计了焊接车间的实时监控系统。

1.系统结构

系统用恩智浦半导体公司的LPC2119芯片，该芯片功耗低。电路通过8路传感器传送在焊接车间里的环境信息，分别是氧、一氧化碳、硫化氢、甲烷、二氧化硫、甲荃的浓度以及环境的湿度和温度。当检测到气体超出设定的标准值时就会产生声光报警，微处理器给换气继电器电路信号开启焊接车间换气并通过CAN接口电路向临控中心送报警信息。监控中心随时可以通过CAN总线读焊接车间的环境信息，显示电路用来显示当前环境状况，供工作人员随时查询。由于CAN总线的优势监控中心随时都可以准确的掌握焊接车间的环境状况，及时处理突况。

图1 系统结构图

图2 SO2取样电路

2.系统硬件电路设计

2.1 取样检测电路

气体传感器选用的是炜盛公司的ME3系统和德国Drger公司生产的miniPac系列定电位电解式传感器，传感器电路如图2所示。各检测电路基本一样，这里只给出了二氧化硫（SO2）的取样检测电路，AD623是一个集成单电源放大器，它的增益可以由外接电路控制。湿度取样检测电路是由湿敏电容HS11XX和TLC555组成，具体电路如图3所示。取样检测电路得到的检测信息分别送到LPC2119的P0.16、P0.20和P0.25-P0.30八个端口作为采集信号输入端。

图3 湿度取样电路

2.2 CAN接口电路

LPC2119芯片中自带CAN控制模块，CAN接口电路就由6N137和82C250组成，P0.23端口与RX0相连，P0.24与TX0相连。

图4 CAN接口电路

2.3 LPC2119端口分配

系统微处理器LPC2119各端口连接是：P0.16为湿度取样检测电路信号输入端口;P0.20为温度取样电路信号输入端口;P0.25-P0.30为气体取样检测电路信号输入端口;P0.0-P0.7为LCD显示数据端口，P0.8-P0.15为LCD显示控制端口。LCD显示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C液晶模块;P0.23和P0.24为CAN总线数据端口，P0.17为换气继电器控制端口;P0.18为声音报警输出端口;P0.19为光报警输出端口。P0.21-P0.22为按键输入端口。

3.系统软件设计

软件设计是基于μC/OS-II系统设计的，μC/OS-II是一个多任务的操作系统，模块化设计可移植性强。本系统的设计流程图如图5所示。

图5 系统软件设计

4.结束语

本系统设计微处理器选用LPC2119功耗低、处理能力强、性价比高，可在一个焊接车间安装多个本产品，通过CAN总线组网并与监控中心相连，CAN总线传送速度快，可靠性好，监控中心可以实时准备的知道焊接车间的环境参数，预防为]灾难性事故发生，同时监控中心也可以通过CAN总线对本产品的各节点进行设置，防止节点产品误操作。

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本文为湖南省教育厅科学研究课题成果（课题号：14C1205）。

作者介简：刘小兵（1981―），男，湖南攸县人，湖南大学硕士研究生，讲师，主要从事微处理器控制电路设计和汽车电子控制和总线通信的研究。