Can总线智能数据采集模块的制作方法.docx

Can总线智能数据采集模块的制作方法Can总线智能数据采集模块的制作方法CAN总线智能数据采集模块，包括模数转换器和与模数转换器输出端连接的单片机，还包括与单片机连接的独立总线控制器、程序存储器、通用阵列逻辑器件；以及与独立总线控制器连接的接口芯片本发明所述CAN总线智能数据采集模块，可以实现控制现场的数字、模拟信号采集，现场数据预处理，数据传送以及与监控计算机通讯等功能专利说明】0…总线智能数据采集模块【技术领域】 [0001]本发明属于电子通信领域，涉及一种总线智能数据采集模块背景技术】 [0002]现场总线的出现使得全数字化，全开放式，具有可互操作性，彻底分散的现场总线控制系统00111:1-01 8781:6111)得以实现，现场总线控制系统已成为自动化领域中的一个热点，也将成为工业过程控制的一个重要发展方向 [0003]控制器局域网⑶111:1*01161 81-081161:肌)1?是德国808(^公司在现代汽车电子【技术领域】中推出的一种多主控制器局域网络技术，能有效支持分布式和实时控制，最早主要应用于汽车内部电子监测和控制器件数据通信由于其高可靠性及高实时性而广泛应用于工业现场控制等领域。

其突出的特点是采用最长8个数据字节的短帧结构，传输时间短，实时性高；另外协议取消了传统的地址编码概念，取而代之的是基于数据块标识符的无损优先级仲裁，给分布式控制系统实现模块间的信息共享带来了极大的方便 [0004]基于集中管理、分散控制的分散控制系统⑶111:1*01 8781:6111)解决了集中式直接数字控制系统对控制器处理能力和可靠性要求过高的缺陷，但由于其具有一定的封闭性、各分散控制系统之间的不兼容性，集散控制系统难以实现网络互连和信息共享发明内容】 [0005]为解决传统技术中分散控制系统之间的不兼容性，集散控制系统难以实现网络互连和信息共享的技术缺陷，本发明提供一种总线智能数据采集模块 [0006]本发明所述0^总线智能数据采集模块，包括模数转换器和与模数转换器输出端连接的单片机，还包括与单片机连接的独立总线控制器、程序存储器、通用阵列逻辑器件；以及与独立总线控制器连接的接口芯片，所述接口芯片与总线连接 [0007]优选的，所述模数转换器的输入端还连接有差分放大器 [0008]优选的，还包括与单片机连接的并口扩展芯片，以及与并口扩展芯片连接的光耦器件 [0009]优选的，所述单片机为80(31961((^ [0010]优选的，所述独立总线控制器为3从1000。

[0011]优选的，所述程序存储器为八1280256 [0012]优选的，所述通用阵列逻辑器件为以116乂8 [0013]优选的，所述并口扩展芯片为82055八 [0014]本发明所述0^总线智能数据采集模块，可以实现控制现场的数字、模拟信号采集，现场数据预处理，数据传送以及与监控计算机通讯等功能，由于总线的应用，大大提高了分布式数据采集和控制系统的灵活性、可靠性和实时性，建立了一个有效的现场总线控制系统的实验教学平台同时该数据采集模块也可以方便地移植到工业上的其它控制系统中，与其它基于0^总线的智能控制模块组成0^现场总线控制系统专利附图】【附图说明】 [0015]图1示出本发明一个【具体实施方式】示意图具体实施方式】 [0016]以下给出本发明一个【具体实施方式】 [0017]本发明所述0^总线智能数据采集模块，包括模数转换器和与模数转换器输出端连接的单片机，还包括与单片机连接的独立总线控制器、程序存储器、通用阵列逻辑器件；以及与独立总线控制器连接的接口芯片，所述接口芯片与总线连接 [0018]作为一种智能化现场仪表，如图1所示，模块硬件部分以80(:196%单片机作为采集模块的核心，外围电路主要包括总线接口，程序存储器，电源监控及复位电路，以I译码电路，01、八/0转换电路及模块参数设置电路等。

[0019]8001961(0是1社61公司推出的高性能16位单片机和此351系列单片机相比，1(:3196系列单片机具有更快的运算速度和更丰富的片上外围设备，提高了控制系统的实时性，主要体现在#可采用8/16位动态总线配置方式，增强系统的灵活性匕⑶口中的算术逻辑单元不采用常规的累加器结构，改用寄存器-寄存器结构0^的操作直接面向256字节的寄存器，消除了 51单片机中存在的累加器的瓶颈问题，提高了操作速度和数据吞吐能力有一套效率更高、执行速度更快的指令系统可以对带符号数和不带符号数进行操作，16 X 16位只需1.498 (20册12)，32 +16位只需2.4 9 8 (201?)，此外还有3操作数指令，大大提高指令效率选择80(:196%单片机作为数据采集模块的核心器件，可以满足应用系统的要求，保证系统的可靠性和实时性 [0020]总线接口由公司的独立总线控制器3从1000和接口芯片820250组成3从1000在软件上和引脚上都是与它的前款90182(:200独立控制器兼容的，并增加了许多新功能:标准帧数据结构和扩展帧数据结构，并且这2种帧格式都具有单/双接收过滤器；64字节的接收；可读错误计数器和可编程的出错警告界限以及仅听模式和自测试模式等。

硬件连接上比较简单:3^1000的数据地址总线是分时复用的，可以直接与80(:196%的？3 口连接，对应控制线相连即可需注意的是，80(:196%是1社61公司的处理器，因此3从1000工作在1社61方式，!引脚应接电源正端，另外单片机的外部中断只有正跳变有效，而3从1000的中断信号是低电平有效，因此需反相后才能连接单片机中断引脚 [0021]820250器件提供对总线的差动发送能力和对0^控制器的差动接收能力，其…引脚允许选择3种不同的工作方式:高速、斜率控制和待机在低速和总线长度较短时，一般采用斜率控制方式，限制上升和下降斜率，降低射频干扰，斜率可通过由…引脚至地连接的电阻进行控制通信信号传输到导线的端点时会发生反射，反射信号会干扰正常信号的传输，因而总线两端通常应接有终端电阻，以消除反射信号，其阻值约等于传输电缆的特性阻抗，一般取120 0 [0022]数字显示仪表的有效8⑶码位数为5位(个、十、百位及2位小数位)，另带一位符号位，共有21位二进制位80(:196%片内不带程序存储器，因而用？3和？4 口作为地址数据总线，单片机剩余有效10 口资源较少，因此必须扩展并口并口扩展可以采用专用扩展芯片或通用74系列的逻辑芯片，为了简化电路和编程，采用常见的可扩展24路10 口的82055八并口扩展芯片。

现场的数字显示仪表的输出是非标准的III电平，为了实现模块与前端仪表兼容和隔离，对输入的数字信号采用了几？521光耦进行电平转换和信号隔离 [0023]本发明中八/0转换器选用八01674，它与八0574兼容，12位分辨率，输入电压范围0?±10乂或0?±5乂单双极性可选，转换时间为10^ 8，单通道最大采集速率50狃2，片内带基准电压、三态缓冲器，且具有采样保持电路，完全满足设计的需要 [0024]模拟电压信号输出电压信号0?…―为适应八01674输入电压范围，需对传感器的微弱电压信号放大，但同时并存许多噪声源:传感器内阻、电缆电阻、放大器电路以及电路周围的电磁干扰源因此，电压信号前端采用低通滤波器和差分放大器八0620等来抑制差模噪声和共模噪声本模块电路中，单片机扩展外围器件较多，有程序存储器八1280256、〇他控制器3从1000、并口扩展82055八和八/0转换八01674196单片机在模块中主要工作于8位总线宽度下，由于八01674采用了 12位并行输出模式，因此还需动态改变总线宽度为了简化电路，以及适应196单片机较高总线速度的要求，译码电路放弃了传统的门电路组合的方法，采用了可多次编程的通用阵列逻辑器件1081(3)6^1678。

这样可以减少元器件数量、降低线路复杂程度，同时降低故障机率及提高硬件设计的灵活性 [0025]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内权利要求】1.CAN总线智能数据采集模块，包括模数转换器和与模数转换器输出端连接的单片机，其特征在于，还包括与单片机连接的独立总线控制器、程序存储器、通用阵列逻辑器件；以及与独立总线控制器连接的接口芯片，所述接口芯片与CAN总线连接2.一种如权利要求1所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，所述模数转换器的输入端还连接有差分放大器3.—种如权利要求1所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，还包括与单片机连接的并口扩展芯片，以及与并口扩展芯片连接的光耦器件4.一种如权利要求1所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，所述单片机为80C196KC5.一种如权利要求1所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，所述独立总线控制器为 SJA10006.一种如权利要求1所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，所述程序存储器为AT28C256。

7.—种如权利要求1所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，所述通用阵列逻辑器件为GAL16V88.—种如权利要求3所述CAN总线智能数据采集模块，其特征在于，所述并口扩展芯片为 82C55A。