原标题：基于CAN总线和MSP430的CO红外检测系统设计

基于CAN总线和MSP430的CO红外检测系统设计主要涉及到系统的整体架构、硬件组成、软件设计以及数据处理等方面。以下是对该系统设计的详细阐述：

一、系统概述

该系统旨在通过红外检测技术精确测量一氧化碳（CO）的浓度，并利用CAN总线实现数据的远程传输，同时进行现场和远程监控。该系统以MSP430超低功耗单片机为核心，结合红外CO气体传感器、数字滤波和温度补偿等算法，实现高精度、高可靠性的CO浓度检测。

二、系统组成

1. 红外CO气体传感器

• 选择：采用SM-CO H/M红外线CO气体探测器，该传感器采用双光束非分光红外线（NDIR）检测技术，具有抗其他气体干扰、稳定性好、自带温度补偿等优点。

• 工作原理：每种物质都有特定的吸收光谱，CO气体在光波波长4.5μm处有一个极强的吸收峰。当红外光通过待测气体时，气体分子对特定波长红外光有吸收作用，吸收规律遵循朗泊-比尔定律。通过检测红外辐射经气体吸收后的辐射强度，可计算出被测气体的浓度。

2. MSP430单片机

• 选择：选用德州仪器（TI）公司生产的MSP430F449型单片机，该单片机具有丰富的内部硬件资源，包括内置的温度传感器、A/D转换器和硬件乘法器等。

• 功能：单片机负责处理传感器输出的模拟信号，将其转换为数字信号，并进行数字滤波和温度补偿等运算，以提高测量精度。同时，单片机还控制LCD显示、声光报警以及CAN总线通信等功能。

3. CAN总线接口

• 组成：由独立的CAN总线控制器SJA1000和CAN数据收发器TJA1050组成。

• 功能：SJA1000是独立CAN控制器，主要用于移动目标和一般工业环境中区域网络控制。TJA1050是控制器区域网络（CAN）协议控制器和物理总线之间的接口，提供差动发送和接收功能。通过CAN总线接口，系统可以将CO浓度数据远程传输至监控中心。

4. 远程监控系统

• 软件平台：上位机采用Delphi编写的Windows下的可视化操作界面，通过串口通信与下位机（即基于MSP430的检测系统）进行数据传输和监控。

• 功能：远程监控系统可以实时显示CO浓度数据、报警信息等，并可以执行远程操作和控制。

三、软件设计

1. 系统初始化

系统上电复位后首先进行初始化操作，包括系统硬件初始化和从MSP430 Flash中读取CAN相关参数并进行设置。

2. 按键扫描与操作

系统通过按键扫描接收用户输入，如设置系统时间、声光报警值以及对应的CAN总线通信地址等参数。按键处理采用捕获中断或行列式键盘方式以节省端口资源。

3. 数据采集与处理

系统通过红外CO气体传感器采集CO浓度数据，并进行数字滤波和温度补偿等运算以校准浓度数据。数字滤波法采用去极值平均滤波法以提高测量精度。

4. 报警与记录

当CO浓度超出设定范围时，系统通过声光报警装置提醒井下工作人员，并记录报警时刻和报警值到存储器中以便后续分析。

5. CAN通信

系统通过CAN总线接口与远程监控系统进行数据传输。当上位机发送请求报文时，系统以CAN报文形式发送CO浓度数据至监控中心。

四、总结

基于CAN总线和MSP430的CO红外检测系统通过红外检测技术精确测量CO浓度，并利用CAN总线实现数据的远程传输和监控。该系统具有高精度、高可靠性、远程通信能力强等优点，在煤矿井下等工业场所具有广泛的应用前景。