原標題：基于CAN總線和MSP430的CO紅外檢測系統設計

基于CAN總線和MSP430的CO紅外檢測系統設計主要涉及到系統的整體架構、硬件組成、軟件設計以及數據處理等方面。以下是對該系統設計的詳細闡述：

一、系統概述

該系統旨在通過紅外檢測技術精確測量一氧化碳（CO）的濃度，并利用CAN總線實現數據的遠程傳輸，同時進行現場和遠程監控。該系統以MSP430超低功耗單片機為核心，結合紅外CO氣體傳感器、數字濾波和溫度補償等算法，實現高精度、高可靠性的CO濃度檢測。

二、系統組成

1. 紅外CO氣體傳感器

• 選擇：采用SM-CO H/M紅外線CO氣體探測器，該傳感器采用雙光束非分光紅外線（NDIR）檢測技術，具有抗其他氣體干擾、穩定性好、自帶溫度補償等優點。

• 工作原理：每種物質都有特定的吸收光譜，CO氣體在光波波長4.5μm處有一個極強的吸收峰。當紅外光通過待測氣體時，氣體分子對特定波長紅外光有吸收作用，吸收規律遵循朗泊-比爾定律。通過檢測紅外輻射經氣體吸收后的輻射強度，可計算出被測氣體的濃度。

2. MSP430單片機

• 選擇：選用德州儀器（TI）公司生產的MSP430F449型單片機，該單片機具有豐富的內部硬件資源，包括內置的溫度傳感器、A/D轉換器和硬件乘法器等。

• 功能：單片機負責處理傳感器輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號，并進行數字濾波和溫度補償等運算，以提高測量精度。同時，單片機還控制LCD顯示、聲光報警以及CAN總線通信等功能。

3. CAN總線接口

• 組成：由獨立的CAN總線控制器SJA1000和CAN數據收發器TJA1050組成。

• 功能：SJA1000是獨立CAN控制器，主要用于移動目標和一般工業環境中區域網絡控制。TJA1050是控制器區域網絡（CAN）協議控制器和物理總線之間的接口，提供差動發送和接收功能。通過CAN總線接口，系統可以將CO濃度數據遠程傳輸至監控中心。

4. 遠程監控系統

• 軟件平臺：上位機采用Delphi編寫的Windows下的可視化操作界面，通過串口通信與下位機（即基于MSP430的檢測系統）進行數據傳輸和監控。

• 功能：遠程監控系統可以實時顯示CO濃度數據、報警信息等，并可以執行遠程操作和控制。

三、軟件設計

1. 系統初始化

系統上電復位后首先進行初始化操作，包括系統硬件初始化和從MSP430 Flash中讀取CAN相關參數并進行設置。

2. 按鍵掃描與操作

系統通過按鍵掃描接收用戶輸入，如設置系統時間、聲光報警值以及對應的CAN總線通信地址等參數。按鍵處理采用捕獲中斷或行列式鍵盤方式以節省端口資源。

3. 數據采集與處理

系統通過紅外CO氣體傳感器采集CO濃度數據，并進行數字濾波和溫度補償等運算以校準濃度數據。數字濾波法采用去極值平均濾波法以提高測量精度。

4. 報警與記錄

當CO濃度超出設定范圍時，系統通過聲光報警裝置提醒井下工作人員，并記錄報警時刻和報警值到存儲器中以便后續分析。

5. CAN通信

系統通過CAN總線接口與遠程監控系統進行數據傳輸。當上位機發送請求報文時，系統以CAN報文形式發送CO濃度數據至監控中心。

四、總結

基于CAN總線和MSP430的CO紅外檢測系統通過紅外檢測技術精確測量CO濃度，并利用CAN總線實現數據的遠程傳輸和監控。該系統具有高精度、高可靠性、遠程通信能力強等優點，在煤礦井下等工業場所具有廣泛的應用前景。