基于CAN總線(xiàn)的聯(lián)合收割機智能控制系統的設計與實(shí)現

摘要：本文介紹了一種以P87C2591單片機為主控器，以谷物流量傳感器、谷物濕度傳感器、割臺高度傳感器、地速傳感器、升運器轉速傳感器、DGPS接收機、變量作業(yè)控制和智能控制終端為主要外圍元件的聯(lián)合收割機智能控制系統。此系統具有顯示直觀(guān)、準確，使用方便、可靠等優(yōu)點(diǎn)，代表了聯(lián)合收割機智能控制系統的最新發(fā)展趨勢。在系統設計過(guò)程中充分考慮了性?xún)r(jià)比，選用價(jià)格低、性能穩定的元器件。通過(guò)運行調試，試驗結果與設計要求基本一致。
關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn)；聯(lián)合收割機；智能控制

1 系統組成及工作原理
整個(gè)系統可以分成兩個(gè)獨立的部分：產(chǎn)量監測子系統和變量作業(yè)控制子系統。它們分別用來(lái)實(shí)現產(chǎn)量監測和變量作業(yè)控制的功能。系統框圖如圖1所示。系統中所有節點(diǎn)都是“即插即用”的，當其與總線(xiàn)連接或者斷開(kāi)時(shí)都可被控制終端檢測到。當需要實(shí)現產(chǎn)量監測的時(shí)候，可以把變量作業(yè)控制ECU斷開(kāi)，只要在總線(xiàn)上連接實(shí)現測產(chǎn)的各傳感器ECU、DPGS以及智能控制終端即可；當需要實(shí)現變量作業(yè)控制的功能時(shí)，可以斷開(kāi)系統中不需要用到的傳感器ECU，連接上變量作業(yè)控制ECU以及地速傳感器ECU即可。在兩個(gè)子系統中，智能控制終端都必須連接在總線(xiàn)上，它監視著(zhù)各節點(diǎn)的狀態(tài)并且監控系統的運行，USBCAN-II是系統的一個(gè)附加節點(diǎn)，它是周立功發(fā)展有限公司生產(chǎn)的一種CAN-bus智能轉換卡，通過(guò)USB電纜與PC連接，就可以在PC機上實(shí)時(shí)觀(guān)察CAN總線(xiàn)上的所有報文，并進(jìn)行CAN-bus網(wǎng)絡(luò )數據分析和處理，有利于系統的調試和實(shí)驗分析。

2 硬件構成
本系統硬件主要包括以下幾個(gè)模塊：集成有CAN控制器的增強型P87C591單片機主控模塊、電源模塊、傳感器模塊、人機交互接口模塊、U盤(pán)文件讀寫(xiě)模塊等。其中P87C591微處理器負責接收和處理總線(xiàn)上各傳感器采集到的數據和GPS數據，還負責發(fā)送控制命令等數據給總線(xiàn)上的其他節點(diǎn)；傳感器完成信號的采樣功能，微處理器通過(guò)U盤(pán)文件讀寫(xiě)模塊與U盤(pán)相連，用于存儲產(chǎn)量和其他傳感器，并且讀取存儲在U盤(pán)內的作物管理、變量作業(yè)處方圖文件；通過(guò)RS232通用串行接口，微處理器和液晶顯示器及觸摸屏相連，實(shí)現人機交互的功能。
2．1 主控模塊選型
系統采用Philips半導體公司生產(chǎn)的集成有CAN控制器的增強型P87C591，它是一個(gè)8位高性能微處理器，44引腳，除了具有51系列微處理器的通用功能和片內CAN控制器外，還集成有6路模擬輸入的10位ADC，并可選擇快速8位ADC，2個(gè)8位分辨率的脈寬調制輸出(PWM)，帶字節方式主、從功能的I2C總線(xiàn)串行I／O口，以及片內看門(mén)狗定時(shí)器T3。此外，它還具有4個(gè)中斷優(yōu)先級，15個(gè)中斷源。P87C59l微處理器采用了強大的80C5l指令集，并包括Philips半導體SJAl000獨立CAN控制器的PeliCAN功能。
2．2 電源模塊設計
電源模塊提供系統正常運行所必需的電源，其電路如圖2所示。采用了12V轉5V的DC-DC模塊，輸入端電源來(lái)自聯(lián)合收割機的車(chē)載蓄電池，通過(guò)CAN總線(xiàn)電纜的電源線(xiàn)和地線(xiàn)接入控制終端，并能提供2A的負載電流。