基于can總線的模擬量輸出模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于CAN總線的模擬量輸出模塊，包括CAN總線通訊接口部分、外圍電路部分及I/O接口部分。本實用新型基于CAN總線的模擬量輸出設計，在CAN總線2.0B協議的基礎上，設計了帶有CAN總線通訊接口的數據處理與輸出模塊；智能節點的硬件設計以控制處理器為核心，結合CAN總線控制器和CAN總線收發器，并在控制處理器上外接看門狗模塊，防止程序跑飛，以實現提高模擬量遠程控制的實時性和可靠度的目的。本實用新型結構簡單，成本低廉，使用效果好。
【專利說明】基于CAN總線的模擬量輸出模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信息【技術領域】，特別是一種基于CAN總線的模擬量輸出模塊。
【背景技術】
[0002]CAN總線是國際上應用最廣泛的現場總線之一，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節點可在任意時刻主動地向網絡上其它節點發送信息而不分主次，因此可在各節點之間實現自由通信。CAN總線具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線，目前應用于眾多領域，具有強勁的市場競爭力的。在當今工業現場控制的過程中，常常需要去測量物理量，或者控制物理量，在這樣的工業現場中，模擬量得到了廣泛的應用。模擬量能夠精確的反映物理量的變化過程，如控制溫度、流量、速度等。如今的工業控制一般都選著遠程控制，人們已經很少到現場巡查，于是現在總線應運而生。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種基于CAN總線的模擬量輸出模塊，它提高模擬量遠程控制的實時性和可靠度，以克服現有技術的不足。
[0004]本實用新型的是這樣實現的:基于CAN總線的模擬量輸出模塊，包括CAN總線通訊接口部分、外圍電路部分及I/O接口部分，CAN總線通訊接口部分由CAN總線控制器，光電隔離模塊II及CAN總線收發器組成，CAN總線控制器通過光電隔離模塊II與CAN總線收發器連接；外圍電路部分由控制處理器、看門狗芯片及電源模塊組成；1/0接口部分由DA芯片及光電隔離模塊I組成DA芯片與光電隔離模塊I連接；控制處理器分別于CAN總線控制器、看門狗芯片及DA芯片連接；電源模塊分別與CAN總線控制器、控制處理器、DA芯片及CAN總線收發器連接、并通過直流變壓器分別與光電隔離模塊I及光電隔離模塊II連接。
[0005]CAN控制器選用型號為SJA1000，CAN總線收發器型號為82C250，與光電隔離模塊II均選用隔離光耦6N137，它們共同組成CAN總線通訊接口部分，負責該節點與總線之間的雙向通訊，光電隔離模塊II能增強CAN總線節點的抗干擾能力。
[0006]控制處理器可選用89C51單片機，負責節點的控制和運算。
[0007]看門狗芯片選用X25045，防止程序跑飛。
[0008]DA芯片選用DAC0832，光電隔離模塊I選用隔離光耦6N137。DA芯片與光電隔離模塊I共同組成I/o接口部分，它依照控制處理器的指令對現場器件進行模擬電壓輸出控制，這部分通過DA芯片將數字量轉化為模擬量向外輸出。
[0009]由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型基于CAN總線的模擬量輸出設計，在CAN總線2.0B協議的基礎上，設計了帶有CAN總線通訊接口的數據處理與輸出模塊；智能節點的硬件設計以控制處理器為核心，結合CAN總線控制器和CAN總線收發器，并在控制處理器上外接看門狗模塊，防止程序跑飛，以實現提高模擬量遠程控制的實時性和可靠度的目的。本實用新型結構簡單，成本低廉，使用效果好。【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0011]附圖2為本實用新型的CAN總線控制器與控制處理器的連接電路圖；
[0012]附圖3為本實用新型的CAN總線控制器與CAN總線收發器的連接電路圖；
[0013]附圖4為本實用新型的電源模塊的電路圖；
[0014]附圖5為本實用新型的光電隔離模塊的電路圖；
[0015]附圖6為本實用新型的晶振電路的電路圖；
[0016]附圖7為本實用新型的模擬電壓輸出接口電路圖；
[0017]附圖8為本實用新型的工作過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]本實用新型的實施例:基于CAN總線的模擬量輸出模塊的結構如圖1所示，包括CAN總線通訊接口部分、外圍電路部分及I/O接口部分，CAN總線通訊接口部分由CAN總線控制器1，光電隔離模塊116及CAN總線收發器8組成，CAN總線控制器I通過光電隔離模塊116與CAN總線收發器8連接；外圍電路部分由控制處理器2、看門狗芯片5及電源模塊10組成；I/O接口部分由DA芯片4及光電隔離模塊13組成，DA芯片4與光電隔離模塊13連接；控制處理器2分別與CAN總線控制器1、看門狗芯片5及DA芯片4連接；電源模塊10分別與CAN總線控制器1、控制處理器2、DA芯片4及CAN總線收發器8連接、并通過直流變壓器11分別與光電隔離模`塊13及光電隔離模塊116連接。
[0019]在使用時，在I/O接口部分連接輸出端口 7，在CAN總線收發器8上連接控制器局域網總線12。
[0020]CAN總線控制器I與控制處理器2的電路連接如圖2所示^CAN總線控制器I的ADO~AD7連接到控制處理器2的PO 口 ；CS連接到控制處理器2的P2.0，P2.0為O的CPU片外存儲器地址可選中CAN總線控制器1，通個ALE相連實現地址的鎖存，從而數據和地址分開；兩者的RD，WR端分別相連，CPU通過這些地址可對CAN總線控制器I的寄存器執行相應的讀/寫操作。再有，CAN總線控制器I的:^端與控制處理器2的INTO相連，控制處理器2也可通過中斷方式訪問CAN總線控制器I。
[0021]CAN總線控制器I與CAN總線收發器8的電路連接如圖3所示，VDD和VSS分別接高電壓和地；M0DE接高電平，CAN總線控制器I的TXO和RXO通過高速光耦6N137后與CAN總線收發器8相連，光耦部分電路所采用的兩個電源VCC和VDD必須完全隔離，電源的完全隔離采用小功率電源隔離模塊實現，CAN總線收發器8的CANH和CAHL引腳各自通過I個5 Ω的電阻與CAN總線相連；CANH和CANL與地之間并聯了 2個30pF的小電容，另外，在兩根CAN總線接入端與地之間分別接I個防雷擊管，當兩輸入端與地之間出現瞬變干擾時，通過防雷擊管的放點可起到一定的保護作用；CAN總線收發器8的Rs腳上接一個斜率電阻，用于控制上升和下降斜率，減小射頻干擾電阻大小可根據總線通信速度適當高調整，一般在16~140kΩ之間。
[0022]電源模塊10的連接電路連接關系如圖4所示，首先通過變壓器將220V交流電轉化為9V的交流電，在通過橋型整流器將交流電整流成直流電，Cll和C12分別為輸入端和輸出端濾波電容，集成穩壓器7805再將9V的直流電轉化為需要的+5V直流電。
[0023]晶振電路如圖6，CAN總線控制器I與CAN總線收發器8中沒有內置時鐘電路，需要外接一個晶振產生時鐘頻率，提供時鐘信號。
[0024]模擬電壓輸出接口電路如圖7所示，WR2、XFER和WRl直接接地，讓芯片工作在直通方式；CS接地使芯片保持工作，ILE接高電平允許信號輸入，數據輸入線接控制處理器2的Pl 口 ；數字地和模擬分開連接，10UT2接地；D/A轉換結果采用電流形式輸出，一個高輸入阻抗的線性運算放大器接芯片的IOUTl和10UT2端口來實現；為了防止干擾，在運算放大器的輸出端口和端口之間接一個6N137光耦芯片。
[0025]主程序流程圖如圖8所示，系統上電后，做系統的初始化，檢驗CAN總線控制器I中是否待接收的報文，如有接收報文，將數據以模擬電壓的形式向外發送。
【權利要求】
1.一種基于CAN總線的模擬量輸出模塊，包括CAN總線通訊接口部分、外圍電路部分及I/O接口部分，其特征在于:CAN總線通訊接口部分由CAN總線控制器(1)，光電隔離模塊II (6)及CAN總線收發器(8)組成，CAN總線控制器(I)通過光電隔離模塊II (6)與CAN總線收發器(8)連接；外圍電路部分由控制處理器(2)、看門狗芯片(5)及電源模塊(10)組成；I/O接口部分由DA芯片(4)及光電隔離模塊I (3)組成，DA芯片(4)與光電隔離模塊I (3)連接；控制處理器(2)分別于CAN總線控制器(I)、看門狗芯片(5)及DA芯片(4)連接；電源模塊(10)分別與CAN總線控制器(I)、控制處理器(2)、DA芯片(4)及CAN總線收發器(8)連接、并通過直流變壓器(11)分別與光電隔離模塊I (3)及光電隔離模塊II (6)連接。
【文檔編號】G05B19/042GK203480255SQ201320418695
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月15日 優先權日:2013年7月15日
【發明者】陳麗娟, 朱三超, 張發光 申請人:貴州大學