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《基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、摘要：鑒于目前基于RS-485通信的監(jiān)控系統(tǒng)的一些問題，本文闡述了用微控制器P87C591和現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)，還詳細說明了RS-232與CAN總線轉換器和基于CAN總線的云臺控制器的硬件、軟件的設計。通過分析得出該監(jiān)控系統(tǒng)的特點，并指出其可推廣應用于其它測控領域。關鍵詞: CAN總線；監(jiān)控系統(tǒng)；協(xié)議轉換；P87C5910引言???目前，大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是RS-485通信，以此實現(xiàn)監(jiān)測、控制信號的傳輸；但是隨著對通信要求的提升，其無完整的協(xié)議規(guī)約、系統(tǒng)的實時性差、通訊的可靠性低、后期維護成本高、
2、傳輸距離不理想、應用不靈活等缺點慢慢地暴露出來，這些都將對監(jiān)控網(wǎng)絡的延伸、功能強化、應用環(huán)境都會有所限制。CAN總線作為到目前為止惟一具有國際標準的現(xiàn)場總線技術，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。本文就此給出了一種基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)，尤其適合應用于強干擾環(huán)境，并可推廣嵌入應用于各種測控領域。1基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)構成圖1?基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)構成???基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)包括上位監(jiān)控計算機、232-CAN網(wǎng)橋、基于CAN總線的云臺控制器、云臺及其中的CCD攝像機。在上位機安裝視頻解碼板和視頻
3、軟件，用于輸入顯示視頻信號。云臺是一個固定攝像機的裝置，有上、下、左、右旋轉功能(通過控制兩個電機的正反轉來實現(xiàn))。上位機的串行通信口與232-CAN網(wǎng)橋連接，232-CAN網(wǎng)橋與各個云臺控制器構成總線各節(jié)點，通過雙絞線組成總線型拓撲網(wǎng)絡，如圖1所示。232-CAN網(wǎng)橋將上位機輸出的RS-232信號轉換為CAN總線通信信號，信號通過CAN總線傳輸，以此實現(xiàn)上位機與各個基于CAN總線的云臺控制器之間的通信，從而遠程控制云臺的動作及其中的CCD攝像機。這種系統(tǒng)構成與現(xiàn)有的基于RS-485的監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式相同，只是原來的2
4、32-485轉換器被232-CAN網(wǎng)橋替代，原來的基于RS-485通信的云臺控制器被基于CAN總線通信的云臺控制器替代，這樣可最大程度地保留現(xiàn)有監(jiān)控網(wǎng)絡設備，不改變網(wǎng)絡布線，完成監(jiān)控系統(tǒng)從RS-485向現(xiàn)場總線CAN的升級。2硬件電路設計2.1?232-CAN網(wǎng)橋硬件電路設計???232-CAN網(wǎng)橋由CAN總線通信控制電路和RS-232收發(fā)電路構成。CAN總線通信控制電路包括帶CAN控制器的單片機、串行EERPOM、CAN總線驅動器、光電隔離模塊和DC/DC隔離電源模塊，如圖2所示。圖2??232-CAN網(wǎng)橋硬件示意圖?
5、??圖3為232-CAN網(wǎng)橋電路原理圖。該網(wǎng)橋的微控制器采用帶CAN控制器的單片機P87C591，其組合了MCS-51系列單片機和CAN控制器的功能，具有32個I/O口和1個I2C總線接口。芯片有PLCC44和QFP44兩種封裝，可根據(jù)需要選擇。TXDC為片內(nèi)CAN發(fā)送器輸出腳，其接電阻R1后，再與光電耦合器件N1連接；RXDC為片內(nèi)CAN接收器輸入腳，其與光電耦合器件N2連接。?????兩個光電耦合器件N1、N2隔離輸入、輸出信號，DC/DC?隔離電源模塊輸出VDD和CGND為光電耦合器件及其隔離后的器件獨立供電，使得
6、微控制器不直接與CAN總線驅動器TJA相連，并與總線完全隔離，增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力。CAN總線驅動器選用TJA1040(其本身具有限流、過熱保護、自動關閉等功能)。TJA的5腳為共模穩(wěn)壓輸出端，6腳和7腳為CAN電平輸入、輸出引腳，它們與地之間接電容C7、C8、C9以濾除總線上的高頻干擾并具有一定的防電磁輻射的能力。瞬變電壓抑制器(TVS)D6、D7可抑制瞬變電壓干擾并防止浪涌電壓對CAN總線驅動器的沖擊；另外，在CAN總線驅動器與總線之間串接自恢復保險F4、F5，限制大電流通過；在連接總線端CANL和CANH
7、與地之間接一個氣體放電防雷管GDT，通過其放電消耗脈沖幅值高、時間短、能量大的浪涌波，實現(xiàn)本地防雷擊。為表述簡潔，電路中的去耦電容沒有畫出。???TJA的8腳為工作模式控制引腳，若需要設置待機模式，可直接連接到微控制器的輸出端口。為了簡單，此處直接將其接地設為普通工作模式。R5、R6為終端匹配電阻，各為60Ω，這種分離終端的方法可以增強EMC性能；若在總線上如圖1所示在兩端各配置一個120Ω的電阻，則在各節(jié)點都不需要另加終端匹配電阻。?????圖3?232-CAN網(wǎng)橋電路原理圖??????????????????????
8、??????????????????????????????單片機P87C591的I2C接口P1.6、P1.7引腳接具有I2C總線接口的串行可編程存儲器EEPROM，此處選用AT24C02芯片，可用作備份數(shù)據(jù)，保存產(chǎn)品信息，協(xié)議控制，最主要是用作站點編址，進行地址管理。WDT為微控制器復位芯片，可選用MAX705等，
