基于CAN總線(xiàn)的電流、電壓變送器的設計與實(shí)現

圖4電壓檢測原理。

表1電壓輸入對應表。注：本系統設計中Uref=5V.

2.2CAN總線(xiàn)通信硬件電路設計

　　CAN控制器采用單片機的內置CAN控制器，其接口電路使用CAN收發(fā)器PCA82C250、電源隔離模塊和高速光電隔離器6N137,并采用保護電路。PCA82C250是Philips公司生產(chǎn)的CAN收發(fā)器，是CAN控制器和物理總線(xiàn)間的接口，用來(lái)提高總線(xiàn)驅動(dòng)和通信抗干擾能力。其差分接收器共模抑制比寬，抗電磁干擾。它與ISO11898標準兼容，速度高達1Mb/s,抗汽車(chē)環(huán)境下的瞬間干擾。它內部有總線(xiàn)保護電路和限流電路，并具有電流待機工作方式和降低射頻干擾的斜率控制。采用PCA82C250可以最多連接110個(gè)節點(diǎn)，并且未上電的節點(diǎn)對總線(xiàn)無(wú)影響。

　　信號在傳輸線(xiàn)上遠距離傳送時(shí)，如果遇到阻抗不連續的情況時(shí)，就會(huì )出現反射現象使信號扭曲，通常在傳輸線(xiàn)的末端接上120Ω的終端電阻來(lái)消除反射。為了保證信號質(zhì)量，PCA82C250與CAN總線(xiàn)的接口部分采用了一定的安全和抗干擾措施。PCA82C250的內部CANH和CANL引腳各自通過(guò)一個(gè)5Ω的電阻與CAN總線(xiàn)相連，該電阻可以起到一定的限流的作用，使引腳免受過(guò)電流的沖擊；總線(xiàn)與地各自并聯(lián)一個(gè)30pF的小電容，具有一定的防電磁輻射和抗高頻干擾的功能；在總線(xiàn)和地之間分別反接一個(gè)IN4148反向保護二極管，起過(guò)壓保護作用。

　　3 CAN智能變送節點(diǎn)的軟件設計

　　3.1主程序

　　系統初始化主要包括I/O口、CAN控制器、中斷以及用戶(hù)標志數據的初始化。該過(guò)程主要對PIC18F258的基本資源進(jìn)行配置定義，將復用的PORTA資源配置為通用數字I/O口，并通過(guò)設置其輸入輸出特性，保證MAX1166的輸入、輸出以及控制信號引腳都得以正確配置，開(kāi)啟相應的中斷源，配置CAN接口，用戶(hù)標志數據賦初值，初始化過(guò)程結束。通過(guò)設置模擬信號輸入的相應數據通道后，單片機上電即開(kāi)始進(jìn)行電流、電壓信號的檢測。上位機一旦發(fā)送命令請求下位機回送采集數據等相關(guān)信息后，下位機馬上產(chǎn)生中斷，回送一幀數據信息。監控流程圖如圖5所示。

圖5系統監控流程圖。

　　3.2A/D轉換模塊軟件設計

　　A/D轉換是通過(guò)MAX1166實(shí)現的。MAX1166的一次轉換過(guò)程可分為轉換準備、模數轉換和轉換結果輸出3個(gè)階段。PIC18F258通過(guò)I/O口時(shí)序模擬MAX1166的控制信號，從而使MAX1166正常工作。MAX1166具體控制過(guò)程如圖6所示。

圖6ADC轉換流程圖。