基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)智能節(jié)點設(shè)計
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?。?）數(shù)據(jù)采集模塊：將傳感器采集到的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并通過多路模擬開關(guān)送入微控制器，CPU得到電機定子溫度、電流、液位信息做出相應(yīng)的判斷，并送至不同的子程序進行相應(yīng)的處理。
?。?）電機控制模塊：CPU判斷電機定子溫度、電流、液位中的任一項值超出正常值范圍時，都會通過SSR（過零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器）觸發(fā)相應(yīng)的異常處理電路，使電機得到保護。
（4）LED顯示模塊：采用基于I2C總線的顯示技術(shù)，通過LED數(shù)碼管實時顯示電機運行過程中定子的溫度和電流值。并可以在設(shè)置模式下顯示待定置參數(shù)的當前值。當電機出現(xiàn)非正常停機時發(fā)光二極管可以指示出故障的類型，方便檢查處理。
?。?）CAN通信模塊：CAN總線通信接口電路主要由P87C591的片內(nèi)CAN驅(qū)動器SJA1000、6N137高速光隔、CAN收發(fā)器PCA82C250組成。P87C591完成CAN協(xié)議的應(yīng)用層功能，SJA1000完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。PCA82C250提供了對總線差動發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的功能，有效的提高了總線的抗干擾能力，實現(xiàn)了保護總線、降低射頻干擾等功能。6N137隔離控制電路和收發(fā)器電路，能夠有效地抑制由總線引入的干擾，進一步提高了系統(tǒng)的可靠性。
（6）現(xiàn)場設(shè)置模塊：采用基于8255的鍵盤和基于X25045的E2PROM，實現(xiàn)節(jié)點工作參數(shù)現(xiàn)場設(shè)定能。X25045存儲報警電流、停機電流、報警溫度、停機溫度、節(jié)點地址、波特率等信息。這些參數(shù)都可以通過按鍵進行設(shè)置。除了節(jié)點地址外，其它的參數(shù)也可以通過監(jiān)控計算機設(shè)置。
4監(jiān)控節(jié)點的軟件設(shè)計
4.1軟件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)
與節(jié)點硬件設(shè)計相一致，軟件設(shè)計也遵循模塊化的設(shè)計原則，使控制軟件具有易讀、易擴展和易維護的優(yōu)點。通過C51語言編寫相應(yīng)的軟件模塊實現(xiàn)上述監(jiān)控節(jié)點的各種功能。軟件的各功能模塊之間通過入口和出口參數(shù)相互聯(lián)系，組合靈活且方便，減少了調(diào)試時間，縮短了開發(fā)周期。監(jiān)控節(jié)點的軟件設(shè)計流程如圖3所示。
4.2監(jiān)控節(jié)點通信程序設(shè)計
監(jiān)控節(jié)點的通信采用CAN總線2.0A協(xié)議，通信模塊的軟件設(shè)計主要由初始化程序、發(fā)送程序、接收程序三部分組成。其中初始化程序是實現(xiàn)通信的關(guān)鍵，它主要用來完成CAN控制器工作方式的選擇，即對P87C591中CAN控制器控制段中的寄存器進行設(shè)置，包括：總線定時寄存器和輸出控制寄存器設(shè)置;接收驗收濾波寄存器和濾波屏蔽寄存器設(shè)置;設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)幀類型（標準幀或擴展幀）、標識符、數(shù)據(jù)長度。初始化過程是在CAN控制器復(fù)位模式下完成的，監(jiān)控節(jié)點通信的初始化程序流程如圖4所示。
監(jiān)控節(jié)點與CAN總線之間的數(shù)據(jù)交換是通過發(fā)送程序和接收程序?qū)崿F(xiàn)的。發(fā)送程序流程如圖5所示，從圖5中可以看出系統(tǒng)的每個節(jié)點采用定時中斷的方式主動向監(jiān)控計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。這是利用了CAN總線可以采用多主機方式通信的特點。由于實時監(jiān)控功能是由各個控制節(jié)點完成，而監(jiān)控計算機主要用來實現(xiàn)管理功能，所以采用了定時上傳數(shù)據(jù)的方法，而沒有實時上傳所有傳感器采集到的數(shù)據(jù)，從而減輕了總線負擔(dān)。這也是分布式控制方法相對于集中控制方法的一個優(yōu)點。圖6為接收程序流程圖，接收緩沖區(qū)用來存放CAN總線上發(fā)來的數(shù)據(jù)，CPU讀取數(shù)據(jù)后接收緩沖區(qū)將被清空，等待接收新的數(shù)據(jù)。
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