基于can總線設計實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)

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1、萬方數(shù)據(jù)研究與應用化工自動化及儀表，20lO，37(6)：79—8lContmlandInstrumentsinChemicalIndustry基于CAN總線設計實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)黃明，梁旭，岳洋(大連交通大學．遼寧大連116028)摘要：介紹目前國內較為流行的CAN總線的技術特點，然后從通信模塊的硬件連接、軟件設計、數(shù)據(jù)庫三方面對數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)進行描述。系統(tǒng)采用Philips公司的PCA82C250、SJAl000作為接口器件，由于應用了無線收發(fā)芯片nR眄E5，使得系統(tǒng)中的節(jié)點模塊方便地接入或撤出CAN總線。實際運行表明，該系統(tǒng)能夠滿足數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的要

2、求，具有良好的工程應用價值。關鍵詞：CAN-Bus；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控；nRF9E5中圖分類號：TP216文獻標識碼：A文章編號：l000—3932(2010)06刪)79旬3l引言現(xiàn)場總線是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的控制局域網(wǎng)絡，是當今自動化領域中最具有應用前景的技術之一。CAN總線作為其中的一種，是現(xiàn)場總線中新的應用熱點。CAN總線支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡，具有通信速率高、開放性好、報文短、糾錯能力強、系統(tǒng)成本低等特點【l’2】。本文講述了單片機與CAN控制器的接口方法，以及如何利用CAN總線的技術特點，搭載無線控制芯片nRF9E5，結合PC端

3、的軟件設計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點采集與監(jiān)控，以及短距離的元線控制。為實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場不同環(huán)境的控制，提供了完善的數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，方案如圖l所示。當蘺蘺也歲也歲2系統(tǒng)結構通過cAN總線實現(xiàn)PC主控機與各控制節(jié)點的通信連接，PC主控機負責整個自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、杳看、保存，PC主控機對這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析和處理后下達給指定節(jié)點，命令指定節(jié)點完成規(guī)定操作。各個控制節(jié)點，除接收主控機發(fā)來的命令和數(shù)據(jù)外，也可獨立工作來控制現(xiàn)場執(zhí)行器工作，并在需要的控制節(jié)點處安排了人機交互界面，以方便現(xiàn)場工作人員控制操作設備工作p—o。另外，系統(tǒng)采用無線控制芯片nRF9E5通過串口與

4、CAN節(jié)點相連，可以實現(xiàn)長達100一200m的無線控制。3Rs232-CAN轉換模塊硬件設計轉換模塊通過cAN總線從各節(jié)點模塊得到數(shù)據(jù)后，會根據(jù)不同的節(jié)點發(fā)送不同的數(shù)據(jù)幀給Pc機，PC機采用VB的Mscomm控件進行處理，根據(jù)需要可以向節(jié)點發(fā)送帶有節(jié)點ID號的指令幀。圖2虛框中為RS232-CAN轉換模塊的設計框圖。姆堂(：AN杉!制器RS232一f：AN轉接膏廳習?cAN總線圖2Rs232一cAN轉換模塊微處理器此處選用的是A偈9S52單片機，它使用由SJAl000提供的芯片，時鐘頻率可達24MHz，具有三個定時／計數(shù)器，足以滿足cAN-Bus在最高速率1Mb

5、ps下的應用。SJAl000是Philips公司早期CAN控制器PcA82c200的替代品，它的功能更強，完全兼容了PCA82C200及其工作模式，即BasiccAN模式；具有擴展的接收緩沖器，64字節(jié)的FIFO結構；支持CAN2．0B；支持ll位和29位識別碼；位速收稿日期：20lOJD5一14(修改稿)基金項目：遼寧省計劃項目“生物柴油生產(chǎn)廠自動化控制系統(tǒng)”資助暴_{鬻萬方數(shù)據(jù)·80·化工自動化及儀表第37卷率可達lMbi∥s；支持PeliCAN模式及其擴展功能；具有可編程的cAN輸出驅動配置；增強了溫度范圍(一40一+125℃)。SJAl000引腳AD0一

6、AD7和A鴨9S52的L／O腳Po．0一P0．7相接，作為數(shù)據(jù)／地址總線；SJAl000的片選信號腳／cs由微控制器的P2．7口控制，AT89S52的ALE對應SJAl000的AIJE。由于在該系統(tǒng)中要用到相同的時鐘頻率，所以我們讓時鐘信號引腳CLKOuT和單片機的XTALl腳相連，達到頻率一致的目的。sJAl000的TxO、RX0引腳與收發(fā)器82C250的TxD、RxD引腳連接用來數(shù)據(jù)通信。CAN收發(fā)器采用Philips的P82c250／251，可以在低至5l(bps的傳輸速率下工作，滿足遠距離傳輸數(shù)據(jù)時的低速率要求。采用高速光耦來實現(xiàn)收發(fā)器與控制器之間的電氣

7、隔離，保護控制系統(tǒng)電路，以滿足在最高速率lMbps下的電氣響應。CAN總線具有諸多優(yōu)點，但仍然是有線布線方式搭建?？紤]到工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境惡劣，有困難或無法布線的情況，本系統(tǒng)采用挪威NordicVIsI公司無線單片機nRF9E5，完全去掉通信設備之間的物理連接，不僅簡化了施工難度和系統(tǒng)復雜度，還可以大大地降低成本。nRF9E5的805l內核是增強型的5l單片機內核，內帶四路輸入lO位80KspsA／D轉換器，載波檢測防止數(shù)據(jù)碰撞。本系統(tǒng)通過nRF9E5串口與cAN節(jié)點串口連接，將nR眄E5掛載到CAN總線節(jié)點上，采用內置的NordicVLSIshockBu瑪t技術實

8、現(xiàn)與遠處的nRF9E5節(jié)