基于CAN總線(xiàn)的數字式自動(dòng)找平控制系統設計

基于CAN總線(xiàn)的數字式自動(dòng)找平控制系統設計

隨著(zhù)微型電子技術(shù)的發(fā)展以及成本的降低,數字式控制系統在現代工程機械中得到了越來(lái)越廣泛的應用,基于CAN總線(xiàn)的控制系統在現代工程機械中正在逐漸普及。數字式自動(dòng)找平控制系統可提高瀝青混凝土攤鋪機的性能,改善操縱性等,由于具有高可靠性和靈活性。因此對其研究具有重要的現實(shí)意義。實(shí)現數字式控制系統的方案很多,筆者所研制的控制系統是基于CAN總線(xiàn),以C8051F040單片機為核心而設計的。

2 CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)

CAN(Controller Aera Networ)總線(xiàn)是德國B(niǎo)OSCH公司在80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議。

CAN總線(xiàn)與其他總線(xiàn)相比有如下特點(diǎn)：

1)CAN總線(xiàn)是多主總線(xiàn)結構,即每個(gè)節點(diǎn)機均可成為主機,且節點(diǎn)機之間也可相互通信。

2)CAN總線(xiàn)通信接口集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能,可完成對通信數據的成幀處理,包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余校驗、優(yōu)先級判別等。

3)通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導纖維,通信速率最高可達1 Mb／s。

4)CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統的站地址編碼,取而代之是對通信數據塊進(jìn)行編碼。數據塊的標識碼可由11或29位二進(jìn)制數組成。因此可以定義11或29個(gè)不同的數據塊,這種數據塊編碼方式還可使不同的節點(diǎn)同時(shí)接收相同的數據。

5)數據段最大長(cháng)度為8位,可以滿(mǎn)足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數據的一般要求。同時(shí)8位不會(huì )占用總線(xiàn)時(shí)間過(guò)長(cháng),從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。

6)CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能,保證了數據通信的可靠性。

CAN總線(xiàn)具有通信速率高、結構簡(jiǎn)單、可靠性強的特點(diǎn),因此。選用CAN總線(xiàn)作為控制器通信方式可以較好地滿(mǎn)足系統要求。

3 攤鋪機自動(dòng)找平控制系統設計

自動(dòng)找平控制系統是根據測量面距基準面(線(xiàn))的距離,自動(dòng)調節電磁閥實(shí)現自動(dòng)找平。該控制系統是由控制器、橫坡傳感器、縱坡傳感器。顯示器單元及電纜組成。系統控制結構如圖1所示?？v坡傳感器可選配接觸式、超聲波、超聲波平衡梁、激光等不同形式的傳感器件?？v向控制器、橫向控制器、顯示器和傳感器采用模塊化設計以滿(mǎn)足各自不同的控制要求。模塊之間通信采用CAN總線(xiàn)方式。模塊化設計有利于系統集中操作以及系統擴展。

系統中控制器根據相應的傳感器信號控制電磁閥動(dòng)作;顯示器為可選單元,安裝在操作室內,顯示每個(gè)控制器的參數和信息,還可以通過(guò)按鈕控制相應的控制器。

3．1 控制器

控制器為自動(dòng)找平系統的核心部分。數據處理部分采用C8051F040單片機。C8051F040是由美國Cygnal公司生產(chǎn)的完全集成的混合信號系統級芯片SoC(System on Chip),具有與8051指令集完全兼容的CIP-51內核。它集成了構成單片機數據采樣或控制系統所需的所有模擬和數字外設及其他功能元件。C8051F040包括64 kB Flash、4352 B RAM、CAN控制器2．0、2個(gè)串行接口、5個(gè)16位定時(shí)器、12位A／D轉換器、8位A／D轉換器、12位D／A轉換器以及6個(gè)PCA模塊等．它內部還帶有JTAG接口,使調試非常方便。通訊部分主要采用C8051F040內部集成的CAN控制器,并留有其他主流通訊接口?；贑AN總線(xiàn)的設計可以隨意擴展任何新型傳感器,實(shí)現多種找平控制功能。