1 引言
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn),can總線以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)、低成本、高可靠性、實(shí)時(shí)性、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。本文選用can總線設(shè)計(jì)了分布式熱電阻智能節(jié)點(diǎn),利用can總線連接各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),可以直接與主控卡或上位機(jī)通信,組建成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)分布式測(cè)控系統(tǒng)。
2 熱電阻智能節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
2.1智能節(jié)點(diǎn)整體結(jié)構(gòu)
本熱電阻智能節(jié)點(diǎn)設(shè)有4路輸入通道,支持3線制方式,支持熱電阻類型有cu50、cu100和pt100,采用freescale mc9s12d64單片機(jī)作為微控制器,其內(nèi)部有一個(gè)can通信模塊(mscan),符合can2.0a/b標(biāo)準(zhǔn),所以不需要擴(kuò)展can通訊控制器。can接口收發(fā)器采用pca82c250作為can通信模塊和物理傳輸線路之間的接口。節(jié)點(diǎn)通過(guò)24位a/d轉(zhuǎn)換器ads1216對(duì)組態(tài)通道進(jìn)行采樣,由于熱電阻的阻值與溫度成正比關(guān)系,需將已知電流流過(guò)該電阻以得到與溫度成正比的輸出電壓。本文使用ads1216的兩個(gè)8位電流輸出idac1和idac2作為恒流源,通過(guò)模擬開關(guān)max355選通相應(yīng)的組態(tài)通道,然后ads1216對(duì)得到的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出至微控制器,經(jīng)校正后進(jìn)行標(biāo)度變換轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電阻值,查熱電阻分度表即可得到所測(cè)溫度。本節(jié)點(diǎn)也可通過(guò)rs485接口并嚴(yán)格按照modbus協(xié)議進(jìn)行通信,rs-485收發(fā)器采用sn65lbc184。本熱電阻智能節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 熱電阻智能節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖
2.2信號(hào)輸入端電路與采樣電路
信號(hào)輸入端電路與采樣電路原理圖如圖2和圖3所示。
圖2 熱電阻信號(hào)輸入端電路#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
圖3 a/樣電路
max355差動(dòng)4通道模擬開關(guān)接4路熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路,圖中只畫出第一路轉(zhuǎn)換電路,接線方式為三線制,使能端en接高電平,使max355一直有效。a0、a1引腳接至mc9s12d64單片機(jī)的pp0和pp1端,用于選通某一路熱電阻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與測(cè)量。當(dāng)max355選通某一通道后,該通道將與公共端接通,假設(shè)選通通道1,200ua恒定電流由no1a和no1b輸出流經(jīng)熱電阻產(chǎn)生毫伏級(jí)電壓信號(hào),此信號(hào)在vin1和vin2處被ads1216采樣。
ads1216組成4路全差分通道。單片機(jī)通過(guò)porta與ads1216通信,用于控制ads1216選通某一路模擬量輸入通道并進(jìn)行采樣,每一個(gè)控制信號(hào)均通過(guò)光耦合器和兩個(gè)施密特觸發(fā)器進(jìn)行數(shù)字隔離,這樣做可有效抑制各種噪聲干擾,提高傳輸通道上的信噪比。ads1216采樣每一路通道之前均進(jìn)行偏置與增益自校準(zhǔn)。當(dāng)/drdy變?yōu)榈碗娖?,?biāo)志著數(shù)據(jù)寄存器中數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好,單片機(jī)便從24位數(shù)據(jù)輸出寄存器(dor)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。
2.3 can和rs-485通信電路
can和rs-485通信電路原理圖如圖4所示。
mc9s12d64單片機(jī)的can輸入與輸出引腳(rxcan0和txcan0)分別接至收發(fā)器pca82c250的txd和rxd引腳。pt2用來(lái)控制數(shù)據(jù)接收與發(fā)送,當(dāng)pt2為低電平時(shí),接收數(shù)據(jù);當(dāng)pt2為高電平時(shí),發(fā)送數(shù)據(jù)。輸入rs通過(guò)一電阻接地,使pca82c250工作在斜率控制模式下。sn65lbc184為具有瞬變電壓抑制的rs485差分收發(fā)器,因此本智能節(jié)點(diǎn)可以接入采用canbus或rs485的測(cè)控系統(tǒng),并方便的與各種組態(tài)軟件進(jìn)行通信。
圖4 can和rs-485通信電路
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