ＣＡＮＯＰＥＮ接口型机车用能耗记录仪及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ＣＡＮ网络系统的ＣＡＮＯＰＥＮ接口型机车用能耗记录仪及其控制方法。包括主控制器模块、ＣＡＮ信号接口单元、ＣＡＮ信号采集单元、数据显示控制单元和供电单元。ＣＡＮ信号从ＣＡＮ信号接口单元和ＣＡＮ信号采集单元接收，经主控制器模块的存储和转换后，发送给数据显示控制单元，完成能耗记录和显示的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机车网络应用。
技术介绍
目前用于机车能耗测量记录的方法是基于传统的控制方式，通过电压、电流传感器接收设备的电压和电流值，然后将这些值通过硬线直接连接的方式送到司机室内，并与仪表相连，从而显示或记录能耗情况。由于这种方法需要将每个设备分别接入，设备越多所需的接线量越大，故搭建的测能系统复杂，使系统构成成本增加，可靠性降低，操作、维护及检修工作也相对繁琐。如今很多机车在控制上实现了网络化，而记录能耗需测量的电压电流信息也和其他数据一样在网络上传输，如何使用一种设备从已搭建好的网络上直接得到相关信息，从而避免传统的测量方式带来的问题，成为能耗测量的新方向。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的是研究设计一种新型的CANOPEN接口型机车用能耗记录仪及其控制方法，直接从网络上取出电压电流信息进行记录，从而抛弃了传统的基于传感器的控制方式，解决了所需设备多、接线量越大、搭建的测能系统复杂、使系统构成成本增加、可靠性降低、操作、维护及检修工作也相对繁琐等问题。本专利技术所述的CANOPEN接口型机车用能耗记录仪，包括主控制器模块、CAN信号接口单元、CAN信号采集单元、数据显示控制单元和供电单元。所述的CAN信号接口单元通过专用接口 TXD、RXD与主控制器模块内置的CAN收发器接口CANRX、 CANTX相连。所述的CAN信号采集单元通过多路地址数据总线AD0-AD7与主控制器模块的P3.0-P3.7管脚建立连接，并将二者的ALE、 WR、 RD信号对应相连，将主控制器模块的P0.4、 P0.7、 P5.7脚分别连接到控制引脚INT、 RESET、 CS。所述的数据显示控制单元的D0-D7管脚与主控制器模块的P7 口数据线相连，键盘控制接口与主控制器模块的P2.1-P2.5脚相连。所述的主控制器模块通过P3 口与前级模块通信，通过P7 口与后级模块通信，并通过PO、 P2、 P4、 P5 口的部分引脚完成控制功能。所述的供电单元部分将+5V电压送入到CAN信号接口单元、CAN信号采集单元、数据显示控制单元的VCC供电引脚，将+3.3V电压送入到主控制器模块的+3.3￥供电引脚，其中，供电单元的参考地输出GND与所有GND引脚相连。其特征还在于CAN信号从CAN总线通过CAN信号接口单元和CAN信号采集单元输入主控制器模块，数据在主控制器模块内进行解析、处理、存储，最后以8位并口数据的形式发送给数据显示控制单元。本专利技术所述的主控制器模块包括主控制芯片C8051F040;所述的CAN信号接口单元包括CAN收发器PCA82C250;所述的CAN信号采集单元包括CAN控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250;所述的数据显示控制单元包括LCM12864ZK型液晶显示屏和控制键盘；所述的供电单元部分包括+5V隔离芯片B0505T，电源转换芯片AS1117M3-3.3，电源转换芯片MIC5207。本专利技术所述的CAN信号接口单元的CAN收发器PCA82C250通过专用接口TXD、 RXD与CAN信号采集单元(2)的CAN控制器SJA1000接口 CANRX、CANTX相连。本专利技术所述CANOPEN接口型机车用能耗记录仪的控制方法，其控制过程包括系统初始化和CAN邮箱初始化的步骤，其特征在于还包括下述歩骤(1) CANOPEN参数配置；(2) 读取电压电流信息；(3) 计算能耗；(4) 显示存储信息；(5) 对是否检测到按键信息进行判断，并在下述步骤中进行选择(6) 无按键信息，返回初始化；(7) 有按键信息，进行键盘处理并返回初始化。本专利技术的目的是提供一种基于CAN网络系统的CANOPEN接口型机车用能耗记录仪。当CANOPEN网络应用于机车上时，几乎所有数据都是通过网络进行传输，在这个过程中机车运行的电压电流等信息也由网络系统的主控制器发送到CAN网(此过程由网络自主完成)，设备则直接从网上读取电压电流信息进行记录。整个系统包括硬件和软件两部分。硬件的作用主要是为各模块电路提供物理连接，接收或截留CANOPEN总线中的电压、电流信号并负责信号物理传输过程，同时为设备提供工作电源。软件的作用是根据现场应用要求，将送入主控制器模块中的数据进行处理转换。同时处理人机接口的键盘扫描工作。附图说明本专利技术共有七张附图，其中图1系统结构框图2总电路图3软件控制流程；图4主控制器模块C8051F040芯片电路图；图5CAN接口单元和CAN采集单元电路图；图6数据显示控制单元电路图；图7供电单元部分电路图。图中1、CAN信号接口单元2、CAN信号采集单元3、主控制器模块4、数据显示控制单元5、和供电单元具体实施例方式本专利技术的具体实施例如附图所示，附图1所示为CANOPEN接口型机车用能耗记录仪硬件组成系统结构框图，包括主控制器模块3、CAN信号接口单元1、CAN信号采集单元2、数据显示控制单元4以及供电单元5等部分。附图2所示为CANOPEN接口型机车用能耗记录仪总电路图，CAN信号通过CAN信号接口单元1的差动发送和接收功能的两个总线终端CANH和CANL引脚采集，经电平转换后，通过TXD和RXD引脚传入到主控制器模块3的CAN控制器。CAN信号也可通过CAN信号采集单元2采集，但由于主控制器模块3只有一个CAN控制器，所以CAN信号采集单元2内部还集成有CAN控制器芯片SJA1000。 CAN信号从SJA1000传输给主控制器模块3的P3 口的8位数据线，传输过程需要由主控制器模块3向其发送多个控制指令，其中，二者的外部存储器地址总线选引脚ALE、外部存储器接口的读选通引脚/RD、外部存储器接口的写选通引脚/WR分别相连、主控制器模块3的P0.7脚控制SJA1000的/RESET信号、主控制器模块3的P5.7脚控制/CS信号、主控制器模块3的P0.4脚与/INT脚相连，用以对中断输出的检测。主控制器模块3将转换后的数据通过P7 口传输到显示控制单元的D0-D7数据引脚内。与二者相连的Sl-S5键控制显示单元的/RST、 PSB、 SCLK、 R/W和CS信号并可通过T0旋钮控制显示屏的明亮度。CAN信号采集单元2内部的SJA1000是 -种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制CAN 。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器BasicCAN的替代产品，而且它增加了一种新的工作模式PeliCAN，这种模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。主控制器模块3内的C8051F040是整个设备的核心部分，完成了能耗记录的数据转换和记录功能。C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/0引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。每个MCU都可在工业温度范围(-45'C到+85。C)工作，工作电压为2.7 3.6V。由于能耗记录仪的应用需要，要求设备具有存储数据的功能，当系统暂时掉电时，FLASH存储器除了用于存储程序代码之外还可以用于非易失性数据存储。这就有效的保证了应用的安全可靠。数据显示控制单元4采用了 LCM12864ZK型液晶显示屏，其字型ROM内含8192个16*16点中文字型和128个16*8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＡＮＯＰＥＮ接口型机车用能耗记录仪及其控制方法，所述的能耗记录仪包括主控制器模块（３）、ＣＡＮ信号接口单元（１）、ＣＡＮ信号采集单元（２）、数据显示控制单元（４）和供电单元（５）；其特征在于所述的ＣＡＮ信号接口单元（１）通过专用接口ＴＸＤ、ＲＸＤ与主控制器模块（３）内置的ＣＡＮ收发器接口ＣＡＮＲＸ、ＣＡＮＴＸ相连；所述的ＣＡＮ信号采集单元（２）通过多路地址数据总线ＡＤ０－ＡＤ７与主控制器模块（３）的Ｐ３．０－Ｐ３．７管脚建立连接，并将二者的ＡＬＥ、ＷＲ、ＲＤ信号对应相连，将主控制器模块（３）的Ｐ０．４、Ｐ０．７、Ｐ５．７脚分别连接到控制引脚ＩＮＴ、ＲＥＳＥＴ、ＣＳ；所述的数据显示控制单元（４）的Ｄ０－Ｄ７管脚与主控制器模块（３）的Ｐ７口数据线相连，键盘控制接口与主控制器模块（３）的Ｐ２．１－Ｐ２．５脚相连；所述的主控制器模块（３）通过Ｐ３口与前级模块通信，通过Ｐ７口与后级模块通信，并通过Ｐ０、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ５口的部分引脚完成控制功能；所述的供电单元（５）部分将＋５Ｖ电压送入到ＣＡＮ信号接口单元（１）、ＣＡＮ信号采集单元（２）、数据显示控制单元（４）的ＶＣＣ供电引脚，将＋３．３Ｖ电压送入到主控制器模块（３）的＋３．３Ｖ供电引脚，其中，供电单元（５）的参考地输出ＧＮＤ与所有ＧＮＤ引脚相连。其特征还在于ＣＡＮ信号从ＣＡＮ总线通过ＣＡＮ信号接口单元（１）和ＣＡＮ信号采集单元（２）输入主控制器模块（３），数据在主控制器模块（３）内进行解析、处理、存储，最后以８位并口数据的形式发送给数据显示控制单元（４）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董笑辰，马晨普，田雅华，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]