基于can总线设计实现的数据采集监控系统

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1、万方数据研究与应用化工自动化及仪表，20lO，37(6)：79—8lContmlandInstrumentsinChemicalIndustry基于CAN总线设计实现的数据采集监控系统黄明，梁旭，岳洋(大连交通大学．辽宁大连116028)摘要：介绍目前国内较为流行的CAN总线的技术特点，然后从通信模块的硬件连接、软件设计、数据库三方面对数据采集监控系统进行描述。系统采用Philips公司的PCA82C250、SJAl000作为接口器件，由于应用了无线收发芯片nR眄E5，使得系统中的节点模块方便地接入或撤出CAN总线。实际运行表明，该系统能够满足数据采集与监控的要

2、求，具有良好的工程应用价值。关键词：CAN-Bus；数据采集与监控；nRF9E5中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：l000—3932(2010)06删)79旬3l引言现场总线是一种开放式、数字化、多点通信的控制局域网络，是当今自动化领域中最具有应用前景的技术之一。CAN总线作为其中的一种，是现场总线中新的应用热点。CAN总线支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，具有通信速率高、开放性好、报文短、纠错能力强、系统成本低等特点【l’2】。本文讲述了单片机与CAN控制器的接口方法，以及如何利用CAN总线的技术特点，搭载无线控制芯片nRF9E5，结合PC端

3、的软件设计，实现数据的多点采集与监控，以及短距离的元线控制。为实现工业现场不同环境的控制，提供了完善的数据分析与监控系统设计方案，方案如图l所示。当蓠蓠也岁也岁2系统结构通过cAN总线实现PC主控机与各控制节点的通信连接，PC主控机负责整个自动控制系统的数据采集、杳看、保存，PC主控机对这些现场数据进行分析和处理后下达给指定节点，命令指定节点完成规定操作。各个控制节点，除接收主控机发来的命令和数据外，也可独立工作来控制现场执行器工作，并在需要的控制节点处安排了人机交互界面，以方便现场工作人员控制操作设备工作p—o。另外，系统采用无线控制芯片nRF9E5通过串口与

4、CAN节点相连，可以实现长达100一200m的无线控制。3Rs232-CAN转换模块硬件设计转换模块通过cAN总线从各节点模块得到数据后，会根据不同的节点发送不同的数据帧给Pc机，PC机采用VB的Mscomm控件进行处理，根据需要可以向节点发送带有节点ID号的指令帧。图2虚框中为RS232-CAN转换模块的设计框图。姆堂(：AN杉!制器RS232一f：AN转接膏厅习⋯cAN总线图2Rs232一cAN转换模块微处理器此处选用的是A偈9S52单片机，它使用由SJAl000提供的芯片，时钟频率可达24MHz，具有三个定时／计数器，足以满足cAN-Bus在最高速率1Mb

5、ps下的应用。SJAl000是Philips公司早期CAN控制器PcA82c200的替代品，它的功能更强，完全兼容了PCA82C200及其工作模式，即BasiccAN模式；具有扩展的接收缓冲器，64字节的FIFO结构；支持CAN2．0B；支持ll位和29位识别码；位速收稿日期：20lOJD5一14(修改稿)基金项目：辽宁省计划项目“生物柴油生产厂自动化控制系统”资助暴_{鬻万方数据·80·化工自动化及仪表第37卷率可达lMbi∥s；支持PeliCAN模式及其扩展功能；具有可编程的cAN输出驱动配置；增强了温度范围(一40一+125℃)。SJAl000引脚AD0一

6、AD7和A鸭9S52的L／O脚Po．0一P0．7相接，作为数据／地址总线；SJAl000的片选信号脚／cs由微控制器的P2．7口控制，AT89S52的ALE对应SJAl000的AIJE。由于在该系统中要用到相同的时钟频率，所以我们让时钟信号引脚CLKOuT和单片机的XTALl脚相连，达到频率一致的目的。sJAl000的TxO、RX0引脚与收发器82C250的TxD、RxD引脚连接用来数据通信。CAN收发器采用Philips的P82c250／251，可以在低至5l(bps的传输速率下工作，满足远距离传输数据时的低速率要求。采用高速光耦来实现收发器与控制器之间的电气

7、隔离，保护控制系统电路，以满足在最高速率lMbps下的电气响应。CAN总线具有诸多优点，但仍然是有线布线方式搭建。考虑到工业现场的环境恶劣，有困难或无法布线的情况，本系统采用挪威NordicVIsI公司无线单片机nRF9E5，完全去掉通信设备之间的物理连接，不仅简化了施工难度和系统复杂度，还可以大大地降低成本。nRF9E5的805l内核是增强型的5l单片机内核，内带四路输入lO位80KspsA／D转换器，载波检测防止数据碰撞。本系统通过nRF9E5串口与cAN节点串口连接，将nR眄E5挂载到CAN总线节点上，采用内置的NordicVLSIshockBu玛t技术实

8、现与远处的nRF9E5节