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基于CAN总线的食品包装生产线控制系统的设计(二)
3 模块硬件电路设计
模块节点的结构见图2,它由微控制器AT89C51、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250和高速光电耦合器6N137组成。微处理器AT89CSI是模块的核心,它完成CAN总线应用层的功能。82C250是SJA1000和物理总线间的接口,它提供对总线的驱动发送功能和对SJA1000的差动发送与差动接收功能。
文中所设计的CAN总线系统智能节点,采用AT89C51作为节点的微处理器。在CAN总线通信接口中采用PH运动鞋ILIPS公司的SJA1000和82C250芯片。SJA1000是独立CAN通信控制器;82C250为高性能CAN总线收发器。
图3为CAN总线系统智能节点硬件电路原理图,从图中可以看出电路主要由4部分所组成:控制器AT89C51、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250和高速光电耦合器6N137。微处理器89C51负责SJA1000的初始化。通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。SJA1000的ADO~AD7连接到89C51的Po口,cs连接到89C51的P2.0,P2.0为0的CPU片外存储器地址可选中SJA1000。CPU通过这些地址可对SJA1000执行相应的读写操作。SJA1000的RD、WR、ALE分别与89C51的对应引脚相连,INT接89C51的INIO。89C51也可以通过中断方式访问SJA1000o
压力消除后的弹性恢复也越大为了增强CAN总线节点的抗干扰能力,SJAIO00的TXO和RXO并不是直接与82C250的TXD和RXD相连,而是通过高速光耦6N137构成的隔离电路后与82C250相连。这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离,不过应该特别说明的一点是光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离,否则采用光耦也就失去了意义。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块或至多5V隔离输出的开关电源模块实现。这些部分虽然增加了节点的复杂,但是却提高了节点的稳定性和安全性 。
82C250与CAN总线接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5fl的电阻与CAN总线相连。电阻可起到一定的限流作用,保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容,可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力;另外,在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管,当CAN总线有较高的负电压时,通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用,以保1.最大实验力:10t,20t,50t,100t,200t,500t护电烤炉82C250在瞬间高电压情况下鳊鱼养殖而不受损坏。82C250的Rs脚上接有个斜拉电阻,电阻的大小可根据总线速率适当调整,其值一般在l6—140kfl之间,图3中选用47kn。
由图l可见,监控模块的主要功能是对整个系统进行监控。它通过CAN总线不断的向下位机发送远程帧,并接收从下位机传送过来的装盒、称量、贴标等数据信息,并对这些信息进行分析、显示、存储等。用户可根据监控菜单的提示,选择需要了解的项目。监控模块还可以对数据进行记录、打印。以及对出现异常情况给予报警、处理等。现场显示模块同样可以接收各点的记数值,并以数值曲线等形式显示出来,用户可以在现场对系统进行观察等。
4 软件设计
CAN总线上的每一节点均可以作为主节点主动地与其它节点交换数据,彻底解决了主从结构络上只能有一个主节点、其余均为从节点的潜在危害。CAN络中的节点(信息帧)可分优先级。这对实时控制系统无疑是极为有利的。由于本系统采用了CAN总线构成局域,因此程序设计具有很大的灵活性。
CAN总线节点的软件设计主要包括3大部分:CAN初始化程序、CAN中断程序及数据接收发送程序等。熟悉这3部分程序的设计就能编写出利用CAN总线进行通信的一般应用程序。文中只简要介绍CAN节点初始化程序设计 。
CAN的初始化主要该产品利用石墨烯的高导电、超细及可分散性的特点是设置CAN的有关通信参数。其过程主要是,通过对CAN控制器控制段中的寄存器写入控制字,从而确定CAN控制器的工作方式等。有3种方式进入初始化程序:上电复位、硬件复位、软件复位。即在运行期间通过给CAN控制器发一个复位请求,置复位请求为“1 。在初始化中,必须初始化的寄存器有ACR接收代码寄存器、AMR屏蔽寄存器、BRT总线定时寄存器及ORC输出控制寄存器等。需要注意的是,这些寄存器只能在复位期间写访问,因此。在对这些寄存器初始化前。必须保证系统进入复位状态。初始化程序流程图见图4。
5 结语
本文采用的CAN总线技术,具有以下优点:(1)响应速度磨边机快,抗干扰能力强;(2)络用两根双绞线组,故障率极低,通信波特率高,数据传送量大;(3)结构简单可扩性强。安装、维修方便,可靠性高。基于现场总线CAN的系统智能节点由于具有CAN总线的诸多优点,在控制系统领域具有良好的应用前景。用它和CAN适配卡将上位机(主机)和下位机(分机)组后可方便的实现实时监控、高速数据采集、时间记录、故障滤波、趋势分析、异常报警和报表输出等功能,完成络上的预知维修、故障诊断、状态检修等基础工作,因此具有非常广阔的应用前景。
金凤莲 大连轻工业学院
来源:《 包装工程 》
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