CN203480255U - 基于can总线的模拟量输出模块 - Google Patents

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朱三超
张发光
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Abstract

本实用新型公开了一种基于CAN总线的模拟量输出模块，包括CAN总线通讯接口部分、外围电路部分及I/O接口部分。本实用新型基于CAN总线的模拟量输出设计，在CAN总线2.0B协议的基础上，设计了带有CAN总线通讯接口的数据处理与输出模块；智能节点的硬件设计以控制处理器为核心，结合CAN总线控制器和CAN总线收发器，并在控制处理器上外接看门狗模块，防止程序跑飞，以实现提高模拟量远程控制的实时性和可靠度的目的。本实用新型结构简单，成本低廉，使用效果好。

Description

基于CAN总线的模拟量输出模块
技术领域
本实用新型涉及信息技术领域，特别是一种基于CAN总线的模拟量输出模块。 
背景技术
CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线，目前应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的。在当今工业现场控制的过程中，常常需要去测量物理量，或者控制物理量，在这样的工业现场中，模拟量得到了广泛的应用。模拟量能够精确的反映物理量的变化过程，如控制温度、流量、速度等。如今的工业控制一般都选着远程控制，人们已经很少到现场巡查，于是现在总线应运而生。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于CAN总线的模拟量输出模块，它提高模拟量远程控制的实时性和可靠度，以克服现有技术的不足。 
本实用新型的是这样实现的：基于CAN总线的模拟量输出模块，包括CAN总线通讯接口部分、外围电路部分及I/O接口部分，CAN总线通讯接口部分由CAN总线控制器，光电隔离模块II及CAN总线收发器组成，CAN总线控制器通过光电隔离模块II与CAN总线收发器连接；外围电路部分由控制处理器、看门狗芯片及电源模块组成；I/O接口部分由DA芯片及光电隔离模块I组成DA芯片与光电隔离模块I连接；控制处理器分别于CAN总线控制器、看门狗芯片及DA芯片连接；电源模块分别与CAN总线控制器、控制处理器、DA芯片及CAN总线收发器连接、并通过直流变压器分别与光电隔离模块I及光电隔离模块II连接。 
CAN控制器选用型号为SJA1000，CAN总线收发器型号为82C250，与光电隔离模块II均选用隔离光耦6N137，它们共同组成CAN总线通讯接口部分，负责该节点与总线之间的双向通讯，光电隔离模块II能增强CAN总线节点的抗干扰能力。 
控制处理器可选用89C51单片机，负责节点的控制和运算。 
看门狗芯片选用X25045，防止程序跑飞。 
DA芯片选用DAC0832，光电隔离模块I选用隔离光耦6N137。DA芯片与光电隔离模块I共同组成I/O接口部分，它依照控制处理器的指令对现场器件进行模拟电压输出控制，这部分通过DA芯片将数字量转化为模拟量向外输出。 
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型基于CAN总线的模拟量输出设计，在CAN总线2.0B协议的基础上， 设计了带有CAN总线通讯接口的数据处理与输出模块；智能节点的硬件设计以控制处理器为核心，结合CAN总线控制器和CAN总线收发器，并在控制处理器上外接看门狗模块，防止程序跑飞，以实现提高模拟量远程控制的实时性和可靠度的目的。本实用新型结构简单，成本低廉，使用效果好。 
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图； 
附图2为本实用新型的CAN总线控制器与控制处理器的连接电路图； 
附图3为本实用新型的CAN总线控制器与CAN总线收发器的连接电路图； 
附图4为本实用新型的电源模块的电路图； 
附图5为本实用新型的光电隔离模块的电路图； 
附图6为本实用新型的晶振电路的电路图； 
附图7为本实用新型的模拟电压输出接口电路图； 
附图8为本实用新型的工作过程的流程图。 
具体实施方式
本实用新型的实施例：基于CAN总线的模拟量输出模块的结构如图1所示，包括CAN总线通讯接口部分、外围电路部分及I/O接口部分，CAN总线通讯接口部分由CAN总线控制器1，光电隔离模块II6及CAN总线收发器8组成，CAN总线控制器1通过光电隔离模块II6与CAN总线收发器8连接；外围电路部分由控制处理器2、 看门狗芯片5及电源模块10组成；I/O接口部分由DA芯片4及光电隔离模块I3组成，DA芯片4与光电隔离模块I3连接；控制处理器2分别与CAN总线控制器1、看门狗芯片5及DA芯片4连接；电源模块10分别与CAN总线控制器1、控制处理器2、DA芯片4及CAN总线收发器8连接、并通过直流变压器11分别与光电隔离模块I3及光电隔离模块II6连接。 
在使用时，在I/O接口部分连接输出端口7，在CAN总线收发器8上连接控制器局域网总线12。 
CAN总线控制器1与控制处理器2的电路连接如图2所示，CAN总线控制器1的ADO～AD7连接到控制处理器2的PO口；CS连接到控制处理器2的P2.0，P2.0为0的CPU片外存储器地址可选中CAN总线控制器1，两个ALE相连实现地址的锁存，从而数据和地址分开；两者的RD，WR端分别相连，CPU通过这些地址可对CAN总线控制器1的寄存器执行相应的读／写操作。再有，CAN总线控制器1的
Figure DEST_PATH_GDA0000456179050000041
端与控制处理器2的INTO相连，控制处理器2也可通过中断方式访问CAN总线控制器1。 
CAN总线控制器1与CAN总线收发器8的电路连接如图3所示，VDD和VSS分别接高电压和地；MODE接高电平，CAN总线控制器1的TXO和RXO通过高速光耦6N137后与CAN总线收发器8相连，光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离，电源的完全隔离采用小功率电源隔离模块实现，CAN总线收发器8的CANH和CAHL引脚各自通过1个5Ω的电阻与CAN总线相连；CANH和CANL 与地之间并联了2个30pF的小电容，另外，在两根CAN总线接入端与地之间分别接1个防雷击管，当两输入端与地之间出现瞬变干扰时，通过防雷击管的放点可起到一定的保护作用；CAN总线收发器8的Rs脚上接一个斜率电阻，用于控制上升和下降斜率，减小射频干扰电阻大小可根据总线通信速度适当高调整，一般在16～140kΩ之间。 
电源模块10的连接电路连接关系如图4所示，首先通过变压器将220V交流电转化为9V的交流电，在通过桥型整流器将交流电整流成直流电，C11和C12分别为输入端和输出端滤波电容，集成稳压器7805再将9V的直流电转化为需要的+5V直流电。 
晶振电路如图6，CAN总线控制器1与CAN总线收发器8中没有内置时钟电路，需要外接一个晶振产生时钟频率，提供时钟信号。 
模拟电压输出接口电路如图7所示，WR2、XFER和WR1直接接地，让芯片工作在直通方式；CS接地使芯片保持工作，ILE接高电平允许信号输入，数据输入线接控制处理器2的P1口；数字地和模拟分开连接，IOUT2接地；D/A转换结果采用电流形式输出，一个高输入阻抗的线性运算放大器接芯片的IOUT1和IOUT2端口来实现；为了防止干扰，在运算放大器的输出端口和端口之间接一个6N137光耦芯片。 
主程序流程图如图8所示，系统上电后，做系统的初始化，检验CAN总线控制器1中是否待接收的报文，如有接收报文，将数据以模拟电压的形式向外发送。 

Claims (1)

1.一种基于CAN总线的模拟量输出模块，包括CAN 总线通讯接口部分、外围电路部分及I/O 接口部分，其特征在于： CAN 总线通讯接口部分由CAN总线控制器（1），光电隔离模块II（6）及CAN总线收发器（8）组成，CAN总线控制器（1）通过光电隔离模块II（6）与CAN总线收发器（8）连接；外围电路部分由控制处理器（2）、看门狗芯片（5）及电源模块（10）组成；I/O 接口部分由DA芯片（4）及光电隔离模块I（3）组成，DA芯片（4）与光电隔离模块I（3）连接；控制处理器（2）分别于CAN总线控制器（1）、看门狗芯片（5）及DA芯片（4）连接；电源模块（10）分别与CAN总线控制器（1）、控制处理器（2）、DA芯片（4）及CAN总线收发器（8）连接、并通过直流变压器（11）分别与光电隔离模块I（3）及光电隔离模块II（6）连接。
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