基于单片机的CAN总线数据采集结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，包括CAN总线，在所述CAN总线上电气连接有若干数据节点，所述数据节点包括：单片机；CAN控制器，与所述单片机电气连接；光电隔离器，与所述CAN控制器电气连接；CAN驱动器，分别与所述光电隔离器与所述CAN总线电气连接；电源电路，与所述单片机电气连接，用于供电；其中一个数据节点作为数据显示节点，其余数据节点作为数据采集节点，并且所述数据显示节点还包括：显示电路，与所述单片机电气连接；所述数据采集节点还包括：A/D转换电路，其一端与所述单片机电气连接，另一端用于与传感器电气连接。本发明专利技术数据采集结构可以提高工业控制中信息传输的稳定性及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于单片机的CAN总线数据采集结构
本专利技术涉及一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，属于CAN总线通信

技术介绍
随着工业制造技术的发展，人们在工业控制上对通信的要求越来越高，CAN总线作为一种新兴的串行总线技术，以其独有的特点在汽车工业、自动控制、医学设备和楼宇自动化等诸多领域都有很多的应用。特别是计算机行业的蓬勃发展给工业带来了旺盛的生命力，现场总线技术以其通信速度快、抗干扰性强、稳定性高在工业控制中有着广泛的应用前景。现场总线技术采用分布式管理，对各个控制器之间实现点对点通信，它在通信网络中处于物理层网络，将需要通信间的设备智能连接起来，主要的特点是各个设备之间距离较远，危险的扩散可能性降低，因此有必要提高工业控制中信息传输的稳定性，及可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，以提高工业控制中信息传输的稳定性及可靠性。本专利技术的技术方案是：一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，包括CAN总线，在所述CAN总线上电气连接有若干数据节点，所述数据节点包括：单片机；CAN控制器，与所述单片机电气连接；光电隔离器，与所述CAN控制器电气连接；CAN驱动器，分别与所述光电隔离器与所述CAN总线电气连接；电源电路，与所述单片机电气连接，用于供电；其中一个数据节点作为数据显示节点，其余数据节点作为数据采集节点，并且所述数据显示节点还包括：显示电路，与所述单片机电气连接；所述数据采集节点还包括：A/D转换电路，其一端与所述单片机电气连接，另一端用于与传感器电气连接。所述数据节点还包括：复位电路，与所述单片机电气连接，用于单片机的复位。所述数据节点还包括：时钟电路，与所述单片机电气连接。所述光电隔离器为高速光耦芯片。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了基于单片机的CAN总线数据采集节点的设计，具有通信实时性好，功耗低、稳定性高、抗干扰强的特点。附图说明图1为CAN硬件组成部分结构图；图2为抗干扰电路；图3为CAN节点通信控制电路；图4为电源电路；图5为拓扑结构；图6为数据采集显示处理流程图。具体实施方式请参阅图1，根据本专利技术实施例一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，包括CAN总线，在CAN总线上电气连接有若干数据节点。数据节点包括：单片机、A/D转换电路、CAN控制器、光电隔离器、CAN驱动器、复位电路、时钟电路和电源电路。单片机，是整个控制器的中枢，用来处理数据。A/D转换电路，其一端与单片机电气连接，另一端用于与传感器电气连接。A/D转换电路主要用来将传感器采集到的信息转换成单片机可读取的信息，并传输给单片机。CAN控制器，与单片机电气连接。光电隔离器，与CAN控制器电气连接。光电隔离器选择高速光耦芯片，能起到隔离作用，并具有抗干扰作用。CAN控制选择在汽车应用中较多的82C250，它的通信速度快，能达到1Mbps，可以实现总线的接收与发送功能。在82C250的内部中控制器采用斜率控制的方式，有效的降低外部环境无线性好的干扰，82C50的RS引脚接一个电阻，CAN驱动器工作在斜率控制模式下。在高温度条件下，也具有过热保护。CAN总线也需要过流保护，CAN总线控制芯片与82C250通过一个5Ω相连，能起到过流保护。CAN总线会受到高频信号的干扰，图2所示，82C250的两个引脚CANH和CANL与地之间并联一个电容与反向瞬态二极管，电容能起到高频信号滤波作用，过滤高频信号，只低频信号通过，反向二极管能抑制饱和作用，通过设计干扰电路，考虑各个影响因素，加强了设计在实际系统中的使用。为了更好的抑制干扰，在82C250与SJA1000间通过隔离芯片6N137相连，实现电气隔离。系统对6N137的输入与输出接口的电源电路实现隔离，提高了节点的稳定性，对CAN控制器起到保护作用。CAN驱动器，分别与光电隔离器与CAN总线电气连接；电源电路，与单片机电气连接，用于供电。电源电路是整个控制系统的能量来源，复杂的系统中，提高电源电路的有效性能，能减少对系统的干扰，提高稳定性，减少系统的调试时间。电源电路如图4所示，给系统提供稳定的5V电压，电源设计应用隔离技术，两个隔离芯片前后的5V电源。CAN总线的通信节点电路的核心部分是SJA1000与单片机相连如下图3所示。为了使SJA1000使能在INTEL工作模式下，SJA100的MODE引脚通过单片机设置为高电平。将STC89C52控制芯片的数据/地址复用成I/O口八个引脚P0连接到SJA1000的AD0-AD，单片机从八个引脚访问SJA1000的数据与地址，SJA1000相当于外部存储器。单片机访问外部设备需要访问存储器的地址与数据，才能工作，为了节约I/O口因此需要数据线与地址共用，这时将STC89C52单片机的地址锁存引脚与CAN控制器SJA1000的RD、WR与ALE信号分别相连。为了更好的控制STC89C52的外部地址，将P2.0口与P2.1口分别连接到SJA1000的CS引脚和复位引脚。显示电路，与单片机电气连接，显示电路主要用于显示信息。复位电路，与单片机电气连接，用于单片机的复位。时钟电路，与单片机电气连接，用于计时。将其中一个数据节点作为数据显示节点，其余数据节点作为数据采集节点，构成从下往上的拓扑结构（如图5所示），由数据采集节点将采集到的信息通过CAN总线传输给数据显示节点显示。基于单片机的CAN总线数据采集结构的程序处理流程如图所示(如图6所示)，工作时单片机首先对SJA1000进行初始化，为了使CAN总线能成功传输数据，对开启CAN接收与发送中断。单片机先进行主程序，当CAN上有数据时，进入CAN处理中断。CAN总线中断有发送中断与接收中断，上位机节点开启接收中断，传感器节点是发送中断。在上位机节点中，先判断中断是不是到来，不是就重启CAN总线，把SJA1000缓冲区中的数据转存到外部缓存器中，返回数据给单片机，如下图6所示。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，包括CAN总线，其特征在于，在所述CAN总线上电气连接有若干数据节点，所述数据节点包括：单片机；CAN控制器，与所述单片机电气连接；光电隔离器，与所述CAN控制器电气连接；CAN驱动器，分别与所述光电隔离器与所述CAN总线电气连接；电源电路，与所述单片机电气连接，用于供电；其中一个数据节点作为数据显示节点，其余数据节点作为数据采集节点，并且所述数据显示节点还包括：显示电路，与所述单片机电气连接；所述数据采集节点还包括：A/D转换电路，其一端与所述单片机电气连接，另一端用于与传感器电气连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的CAN总线数据采集结构，包括CAN总线，其特征在于，在所述CAN总线上电气连接有若干数据节点，所述数据节点包括：单片机；CAN控制器，与所述单片机电气连接；光电隔离器，与所述CAN控制器电气连接；CAN驱动器，分别与所述光电隔离器与所述CAN总线电气连接；电源电路，与所述单片机电气连接，用于供电；其中一个数据节点作为数据显示节点，其余数据节点作为数据采集节点，并且所述数据显示节点还包括：显示电路，与所述单片机电气连接；所述数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨另，张启龙，王霄，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52