基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
?。?）數(shù)據(jù)采集模塊：將傳感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)并通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)送入微控制器，CPU得到電機(jī)定子溫度、電流、液位信息做出相應(yīng)的判斷，并送至不同的子程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。
?。?）電機(jī)控制模塊：CPU判斷電機(jī)定子溫度、電流、液位中的任一項(xiàng)值超出正常值范圍時(shí)，都會(huì)通過(guò)SSR（過(guò)零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器）觸發(fā)相應(yīng)的異常處理電路，使電機(jī)得到保護(hù)。
（4）LED顯示模塊：采用基于I2C總線的顯示技術(shù)，通過(guò)LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中定子的溫度和電流值。并可以在設(shè)置模式下顯示待定置參數(shù)的當(dāng)前值。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)非正常停機(jī)時(shí)發(fā)光二極管可以指示出故障的類(lèi)型，方便檢查處理。
?。?）CAN通信模塊：CAN總線通信接口電路主要由P87C591的片內(nèi)CAN驅(qū)動(dòng)器SJA1000、6N137高速光隔、CAN收發(fā)器PCA82C250組成。P87C591完成CAN協(xié)議的應(yīng)用層功能，SJA1000完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。PCA82C250提供了對(duì)總線差動(dòng)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的功能，有效的提高了總線的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)總線、降低射頻干擾等功能。6N137隔離控制電路和收發(fā)器電路，能夠有效地抑制由總線引入的干擾，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。
（6）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置模塊：采用基于8255的鍵盤(pán)和基于X25045的E2PROM，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定能。X25045存儲(chǔ)報(bào)警電流、停機(jī)電流、報(bào)警溫度、停機(jī)溫度、節(jié)點(diǎn)地址、波特率等信息。這些參數(shù)都可以通過(guò)按鍵進(jìn)行設(shè)置。除了節(jié)點(diǎn)地址外，其它的參數(shù)也可以通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)置。
4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)
4.1軟件設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)
與節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)相一致，軟件設(shè)計(jì)也遵循模塊化的設(shè)計(jì)原則，使控制軟件具有易讀、易擴(kuò)展和易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)C51語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)的軟件模塊實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的各種功能。軟件的各功能模塊之間通過(guò)入口和出口參數(shù)相互聯(lián)系，組合靈活且方便，減少了調(diào)試時(shí)間，縮短了開(kāi)發(fā)周期。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。
4.2監(jiān)控節(jié)點(diǎn)通信程序設(shè)計(jì)
監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的通信采用CAN總線2.0A協(xié)議，通信模塊的軟件設(shè)計(jì)主要由初始化程序、發(fā)送程序、接收程序三部分組成。其中初始化程序是實(shí)現(xiàn)通信的關(guān)鍵，它主要用來(lái)完成CAN控制器工作方式的選擇，即對(duì)P87C591中CAN控制器控制段中的寄存器進(jìn)行設(shè)置，包括：總線定時(shí)寄存器和輸出控制寄存器設(shè)置;接收驗(yàn)收濾波寄存器和濾波屏蔽寄存器設(shè)置;設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)幀類(lèi)型（標(biāo)準(zhǔn)幀或擴(kuò)展幀）、標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。初始化過(guò)程是在CAN控制器復(fù)位模式下完成的，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)通信的初始化程序流程如圖4所示。
監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與CAN總線之間的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)發(fā)送程序和接收程序?qū)崿F(xiàn)的。發(fā)送程序流程如圖5所示，從圖5中可以看出系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用定時(shí)中斷的方式主動(dòng)向監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。這是利用了CAN總線可以采用多主機(jī)方式通信的特點(diǎn)。由于實(shí)時(shí)監(jiān)控功能是由各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)完成，而監(jiān)控計(jì)算機(jī)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)管理功能，所以采用了定時(shí)上傳數(shù)據(jù)的方法，而沒(méi)有實(shí)時(shí)上傳所有傳感器采集到的數(shù)據(jù)，從而減輕了總線負(fù)擔(dān)。這也是分布式控制方法相對(duì)于集中控制方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。圖6為接收程序流程圖，接收緩沖區(qū)用來(lái)存放CAN總線上發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，CPU讀取數(shù)據(jù)后接收緩沖區(qū)將被清空，等待接收新的數(shù)據(jù)。
評(píng)論