CN115453953A - 一种基于can通信控制箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CAN通信控制箱,包括箱体，所述箱体包括箱盖、箱壳和通信元器件，所述通信元器件位于箱壳的内部，所述箱体的外部设有LED红灯、LED绿灯、AC电脑插头、通信接口、控制接口和温湿度探头，所述通信元器件包括继电器板卡、规定端子、开关电源、适配器和MCU单片机，所述继电器板卡按横向均匀分布于箱壳内，本发明有效解决了传统继电器控制板通信模式局限，影响传输距离和传输速度的问题，同时可以与相关自动化设备进行连接使用，有效的提高了CAN通信控制设备的使用范围，增强了功能性的同时也增强了实用性。

Description

一种基于CAN通信控制箱

技术领域

本发明涉及串行通信技术领域，具体为一种基于CAN通信控制箱。

背景技术

CAN是Controller Area Network的缩写(以下称为CAN)，是国际标准化的串行通信协议，在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在，CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

现有的继电器控制板通常采用的通信模式为串口RS232或者RS485的通信模式，传输距离有限，且只能点对点通讯，从而导致传输距离以及传输方式局限，在功能性和实用性方面将不能达到最佳的效果，本发明提供一种基于CAN通信控制箱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CAN通信控制箱，以解决上述背景技术中提出的由于现有的继电器控制板传输距离以及传输方式局限，在功能性和实用性方面将不能达到最佳效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于CAN通信控制箱，包括箱体，所述箱体包括箱盖、箱壳和通信元器件，所述通信元器件位于箱壳的内部，所述箱体的外部设有LED红灯、LED绿灯、AC电脑插头、通信接口、控制接口和温湿度探头，所述通信元器件包括继电器板卡、规定端子、开关电源、适配器和MCU单片机，所述继电器板卡按横向均匀分布于箱壳内，所述MCU单片机上设有编程芯片、CAN转换芯片、外部信号检测端口、第一IIC接口、第二IIC接口、CAN通信端口、外部温度湿度检测接口、第三IIC接口、DC电源接口、第四IIC接口和端子线路接口，所述编程芯片通过电路分别与外部信号检测端口、第一IIC接口、第二IIC接口、CAN通信端口、外部温度湿度检测接口、第三IIC接口、DC电源接口、第四IIC接口和端子线路接口连接，所述第一IIC接口、第二IIC接口、第三IIC接口和第四IIC接口通过连接线分别于继电器板卡连接，所述外部温度湿度检测接口通过线路与温湿度探头连接，所述继电器板卡上设有第一FPC、第二FPC、IIC控制芯片、DB44继电器板卡输入输出端口和贴片继电器，所述IIC控制芯片通过线路分别与第一IIC接口、第二IIC接口、第三IIC接口和第四IIC接口连接，所述DB44继电器板卡输入输出端口通过线路与贴片继电器连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第一IIC接口上设有第一连接端头，所述第一连接端头数量为12组，所述第一连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第二IIC接口上设有第二连接端头，所述第二连接端头的数量为8组，所述第二连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第三IIC接口上设有第三连接端头，所述第三连接端头的数量为4组，所述第三连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第四IIC接口上设有第四连接端头，所述第四连接端头的数量为16组，所述第四连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的CAN通信控制箱，可以有效的使用在一些定制的测试设备，自动化设备上面，降低用户开发自动化测试设备的难度，同时CAN通信控制箱内部连接有多组继电器控制板，有效的提高了通信的距离和速度。

2.本发明CAN通信控制箱，接口定义明确，配置有完整的易用的软件，入手容易，提供了开发测试架的速度；

3.本发明的CAN通信控制箱，可以较为广泛的使用到非标定制的测试架或者自动化设备上，可以非常方便的让用户维护和使用。

综合上述优点，有效解决了传统继电器控制板通信模式局限，影响传输距离和传输速度的问题，同时可以与相关自动化设备进行连接使用，有效的提高了CAN通信控制设备的使用范围，增强了功能性的同时也增强了实用性。

附图说明

图1为本发明的箱体外观结构示意图；

图2为本发明的箱体内部结构示意图；

图3为本发明的MCU单片机结构示意图；

图4为本发明的继电器板卡结构示意图；

图5为本发明的电路工作原理示意图；

图6为本发明的电源转换模块连接示意图；

图7为本发明的DC电路连接示意图；

图8为本发明的单片机工作原理示意图；

图9为本发明的单片机编程代码示意图。

图中：1-LED红灯，2-LED绿灯，3-AC电脑插头，4-通信接口，5-控制接口，6-箱盖，7-继电器板卡，8-规定端子，9-开关电源，10-适配器，11-MCU单片机，12-箱壳，13-编程芯片，14-外部信号检测端口，15-第一IIC接口，16-第二IIC接口，17-CAN通信端口，18-外部温度湿度检测接口，19-第三IIC接口，20-DC电源接口，21-第四IIC接口，22-端子线路接口，23-第一FPC，24-第二FPC，25-IIC控制芯片，26-DB44继电器板卡输入输出端口，27-贴片继电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：

实施例一

一种基于CAN通信控制箱，包括箱体，所述箱体包括箱盖6、箱壳12和通信元器件，所述通信元器件位于箱壳12的内部，所述箱体的外部设有LED红灯1(控制箱开机后红灯点亮。控制箱关掉电源，红灯熄灭)、LED绿灯2(控制箱正常工作间隔0.5S闪烁1次。通信的时候快速闪动)、AC电脑插头3(AC110V～AC220V电源输入+AC电源开关)、通信接口4(连接电脑进行CAN通信用)、控制接口5(当作开关量使用。导通电阻小于3欧姆)和温湿度探头(探测外界环境的湿度和温度)，所述通信元器件包括继电器板卡7、规定端子8、开关电源9(AC 220V输入12V输出10A)、适配器10(AC 220V输入12V输出3A)和MCU单片机11，所述继电器板卡7按横向均匀分布于箱壳12内，所述MCU单片机11上设有编程芯片13(ARM的Cortex M4内核SMT32L475)、CAN转换芯片(TJA1050)、外部信号检测端口14、第一IIC接口15、第二IIC接口16、CAN通信端口17、外部温度湿度检测接口18、第三IIC接口19、DC电源接口20、第四IIC接口21和端子线路接口22，所述编程芯片13通过电路分别与外部信号检测端口14、第一IIC接口15(通过多组连接端头可控制第8张～12张继电器板卡)、第二IIC接口16(通过多组连接端头可控制第5张～8张继电器板卡)、CAN通信端口17、外部温度湿度检测接口18、第三IIC接口19(通过多组连接端头可控制第1张～4张继电器板卡)、DC电源接口20(供电电压9V～12V)、第四IIC接口21(通过多组连接端头可控制第13张～16张继电器板卡)和端子线路接口22连接，所述第一IIC接口15、第二IIC接口16、第三IIC接口19和第四IIC接口21通过连接线分别于继电器板卡7连接，所述外部温度湿度检测接口18通过线路与温湿度探头连接，所述继电器板卡7上设有第一FPC23(0.5MM间距20PIN)、第二FPC24(0.5MM间距20PIN)、IIC控制芯片25(型号为PCF8574)、DB44继电器板卡输入输出端口26和贴片继电器27(电压12V)，所述IIC控制芯片25通过线路分别与第一IIC接口15、第二IIC接口16、第三IIC接口19和第四IIC接口21连接，所述DB44继电器板卡输入输出端口26通过线路与贴片继电器27连接，第一FPC23和第二FPC24功能均为级联到下一个片继电器板块，包含了基板电源，继电器电源，IIC信号线路等。其中基板电源和继电器电源部分不共GND，单独供电。

所述第一IIC接口15上设有第一连接端头，所述第一连接端头数量为8-12组，所述第一连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡7连接，所述第二IIC接口16上设有第二连接端头，所述第二连接端头的数量为5-8组，所述第二连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡7连接，所述第三IIC接口19上设有第三连接端头，所述第三连接端头的数量为1-4组，所述第三连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡7连接，所述第四IIC接口21上设有第四连接端头，所述第四连接端头的数量为13-16组，所述第四连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡7连接，IIC接口可实现与多组继电器进行连接。

本CAN通信控制箱的操作控制流程如下：

S1，将USB线插到PC电脑的USB端口。AC电源220V接入到控制箱，打开电源开关；

S2，正常开机后，红色灯点亮。绿色灯开始间隔0.5秒闪烁；

S3.在PC端打开CANtest测试软件(设置通信速率为500K，输入对应的继电器的吸合或者关闭的指令),点击发送；

S4.发送CAN指令成功后，软件返回成功CAN指令(同时控制箱的绿色的LED灯快速闪动)。

本CAN通信控制箱的制作如下：

a.绘制电路板的原理图(包括继电器电路板，单片机控制电路板)；

b.编写单片机程序；

c.组装控制箱；

d.按照控制箱的操作控制流程进行应用。

实施例二

现有的继电器控制板通常采用的通信模式为串口RS232或者RS485的通信模式，RS232传输距离有限，最大传输距离标准值为15米，且只能点对点通讯。最大传输速率为10Mbps.一般只有8个或者16个继电器可以控制。

综合上述，实施例对比，本发明控制箱采用CAN通信，CAN具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，同时采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作，可根据报文的ID决定接收或屏蔽，具有可靠的错误处理和检错机制，优于现有的CAN通信控制设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于CAN通信控制箱,其特征在于：包括箱体，所述箱体包括箱盖(6)、箱壳(12)和通信元器件，所述通信元器件位于箱壳(12)的内部，所述箱体的外部设有LED红灯(1)、LED绿灯(2)、AC电脑插头(3)、通信接口(4)、控制接口(5)和温湿度探头，所述通信元器件包括继电器板卡(7)、规定端子(8)、开关电源(9)、适配器(10)和MCU单片机(11)，所述继电器板卡(7)按横向均匀分布于箱壳(12)内，所述MCU单片机(11)上设有编程芯片(13)、CAN转换芯片、外部信号检测端口(14)、第一IIC接口(15)、第二IIC接口(16)、CAN通信端口(17)、外部温度湿度检测接口(18)、第三IIC接口(19)、DC电源接口(20)、第四IIC接口(21)和端子线路接口(22)，所述编程芯片(13)通过电路分别与外部信号检测端口(14)、第一IIC接口(15)、第二IIC接口(16)、CAN通信端口(17)、外部温度湿度检测接口(18)、第三IIC接口(19)、DC电源接口(20)、第四IIC接口(21)和端子线路接口(22)连接，所述第一IIC接口(15)、第二IIC接口(16)、第三IIC接口(19)和第四IIC接口(21)通过连接线分别于继电器板卡(7)连接，所述外部温度湿度检测接口(18)通过线路与温湿度探头连接，所述继电器板卡(7)上设有第一FPC(23)、第二FPC(24)、IIC控制芯片(25)、DB44继电器板卡输入输出端口(26)和贴片继电器(27)，所述IIC控制芯片(25)通过线路分别与第一IIC接口(15)、第二IIC接口(16)、第三IIC接口(19)和第四IIC接口(21)连接，所述DB44继电器板卡输入输出端口(26)通过线路与贴片继电器(27)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN通信控制箱，其特征在于：所述第一IIC接口(15)上设有第一连接端头，所述第一连接端头数量为12组，所述第一连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡(7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAN通信控制箱，其特征在于：所述第二IIC接口(16)上设有第二连接端头，所述第二连接端头的数量为8组，所述第二连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡(7)连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAN通信控制箱，其特征在于：所述第三IIC接口(19)上设有第三连接端头，所述第三连接端头的数量为4组，所述第三连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡(7)连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于CAN通信控制箱，其特征在于：所述第四IIC接口(21)上设有第四连接端头，所述第四连接端头的数量为16组，所述第四连接端头通过线路分别与对应数量的继电器板卡(7)连接。

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