一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)信息采集的裝置，尤其是一種基于單片機(jī)控制采用CAN總線的環(huán)境數(shù)據(jù)信息采集的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上，作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制，補(bǔ)償計(jì)算，參數(shù)修改，報(bào)警，顯示，控制優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。這是一項(xiàng)集嵌入式系統(tǒng)，控制，計(jì)算機(jī)，數(shù)字通信，網(wǎng)絡(luò)為一體的綜合技術(shù)。
[0003]現(xiàn)場(chǎng)總線也可以說(shuō)是工業(yè)控制與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩者的邊緣產(chǎn)物。從純理論的角度來(lái)看，它應(yīng)屬于網(wǎng)絡(luò)范疇。但是，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不能完全適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的要求。無(wú)論是從網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。協(xié)議，實(shí)時(shí)性，還是適應(yīng)性，靈活性，可靠性乃至成本等，工業(yè)控制的底層都有它的特殊性?，F(xiàn)場(chǎng)總線其規(guī)模應(yīng)屬于局域網(wǎng)，總線型結(jié)構(gòu)，它簡(jiǎn)單但能滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求?，F(xiàn)場(chǎng)總線要傳輸?shù)男畔级绦?，要求?shí)時(shí)性很強(qiáng)，可靠性高。但是，由于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境干擾因素多，有些很強(qiáng)烈且?guī)в型话l(fā)性，這些因素都決定了現(xiàn)場(chǎng)總線的特色。
[0004]關(guān)于巡檢系統(tǒng)的研宄重點(diǎn)集中在遠(yuǎn)距離傳輸上，而以往的系統(tǒng)主要利用RS — 232串行與RS—485或二者的匯合網(wǎng)，它的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉，使用簡(jiǎn)單方便。但是主要局限性在于傳輸距離短，RS — 232最多只達(dá)到幾十米，RS-485最多也只能達(dá)到1200米，還不能滿足長(zhǎng)距離、大范圍內(nèi)通訊的需要。
[0005]近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(FCS)也是未來(lái)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)。FCS不需要一個(gè)中央控制單元來(lái)集中控制和操作，而是通過(guò)智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來(lái)完成控制和通信任務(wù)。可較好地解決實(shí)時(shí)控制和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)通信。由于現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用在我國(guó)還處于起步階段，現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備還很昂貴，在巡檢系統(tǒng)上使用還不現(xiàn)實(shí)。然而，將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中專用于通信的器件與單片機(jī)(MCU)結(jié)合起來(lái)，則可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，從而使系統(tǒng)具有FCS的一系列優(yōu)點(diǎn)，性能價(jià)格比達(dá)到最優(yōu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種基于CAN總線的集散控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過(guò)各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場(chǎng)傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報(bào)警線顯示當(dāng)前的報(bào)警狀態(tài)，并向通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線向現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)傳送當(dāng)前采集點(diǎn)的狀態(tài)，主控機(jī)根據(jù)各從機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行打印結(jié)果、鳴音報(bào)警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該裝置由PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)和智能采集點(diǎn)模塊構(gòu)成，所述的現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)包括Ι/ν轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報(bào)警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動(dòng)和CAN總線；所述的I/V轉(zhuǎn)換器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接有控制器，所述的收發(fā)驅(qū)動(dòng)連接有CAN總線和CAN控制，CAN控制連接有主控器，主控器連接聲光報(bào)警及顯示器。
[0009]所述的控制器是由AT89C52單片機(jī)及其復(fù)位電路組成；所述的數(shù)據(jù)采集單元是由傳感器組成的。
[0010]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及有益效果為:1、該實(shí)用新型針對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集報(bào)警裝置，采用CAN總線的通訊方式的集散控制系統(tǒng)，通訊簡(jiǎn)單，具有實(shí)時(shí)性很強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)；2、本實(shí)用新型有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，拓展性強(qiáng)，對(duì)傳感器的接口電路以及監(jiān)控程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯涂杀O(jiān)控大型糧倉(cāng)的溫度、濕度的監(jiān)測(cè)，化廠生產(chǎn)房的有毒氣體濃度、濕度的監(jiān)測(cè)等不同的對(duì)象；3、控制單元和信號(hào)采集但與之間采用CAN總線通訊，保證了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性；4、單片機(jī)與CAN控制器SJA1000共用同一個(gè)復(fù)位電路，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，減小了整個(gè)裝置的體積和重量。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的智能采集節(jié)點(diǎn)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型的CAN總線與單片機(jī)的接口電路原理圖。
[0014]圖4為CAN控制器初始化程序流程圖。
[0015]圖5為AD與單片機(jī)的接口電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和具體連接關(guān)系做更詳細(xì)地描述:
[0017]實(shí)施例1
[0018]結(jié)合圖1，圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖；
[0019]一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該裝置由PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)和智能采集點(diǎn)模塊構(gòu)成，所述的現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)包括Ι/ν轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報(bào)警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動(dòng)和CAN總線；所述的I/V轉(zhuǎn)換器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接有控制器，所述的收發(fā)驅(qū)動(dòng)連接有CAN總線和CAN控制，CAN控制連接有主控器，主控器連接聲光報(bào)警及顯示器。
[0020]所述的控制器是由AT89C52單片機(jī)及其復(fù)位電路組成；所述的數(shù)據(jù)采集單元是由傳感器組成的。
[0021]所述的通訊方式采用CAN通訊；采取“分治”的設(shè)計(jì)思想，它將數(shù)據(jù)采集以及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理任務(wù)交給設(shè)備層的智能處理單元去完成，而監(jiān)測(cè)診斷層主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和故障診斷；基于現(xiàn)場(chǎng)總線的集散系統(tǒng)通過(guò)各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場(chǎng)傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報(bào)警線顯示當(dāng)前的報(bào)警狀態(tài)；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線向現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)傳送當(dāng)前采集點(diǎn)的狀態(tài)，主控機(jī)根據(jù)各從機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行打印結(jié)果、鳴音報(bào)警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
[0022]單片機(jī)在系統(tǒng)中既是整個(gè)電路的中心處理器，又是CAN節(jié)點(diǎn)的上位控制機(jī)；CAN控制器對(duì)外提供與微處理器的物理線路的接口，通過(guò)對(duì)CAN控制器的編程，CPU可以設(shè)置其的工作方式，控制他的工作狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
[0023]實(shí)施例2
[0024]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)程序流程圖；
[0025]智能采集點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集、顯示、CAN通訊單元組成；主控機(jī)設(shè)計(jì)包括、聲光報(bào)警、CAN通訊、串行通訊、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)備份以及PC監(jiān)控單元；采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場(chǎng)傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報(bào)警線顯示當(dāng)前的報(bào)警狀態(tài)，并向通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線向現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)傳送當(dāng)前采集點(diǎn)的狀態(tài)。
[0026]實(shí)施例3
[0027]圖3為本實(shí)用新型的CAN總線與單片機(jī)的接口電路原理圖；
[0028]SJA1000作為獨(dú)立的CAN控制器，PCA82C250作為收發(fā)驅(qū)動(dòng)器；AT89C52單片機(jī)用一個(gè)12MHz的石英晶體振蕩器，SJA1000用一個(gè)24MHz的石英晶體振蕩器提供；SJA1000的中斷輸出接AT89C52的中斷1，與單片機(jī)、CAN控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；TX1不使用，浮空，RXl不浮空；總線兩端必須接兩個(gè)終端匹配200歐電阻RT ;SJA1000和驅(qū)動(dòng)器PCA82C250之間追加一對(duì)光藕；SJA1000的TXl腳懸空，RXl引腳的電位必須維持在約0.5Vcc上；PCA82C250為CAN控制器和物理總線之間的接口，TXD和RXD引腳分別發(fā)送經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后的發(fā)送和接收信號(hào)，其引腳8 (RS)采用斜率控制方式。
[0029]實(shí)施例4
[0030]圖4為CAN控制器初始化程序流程圖；
[0031]初始化程序主要是設(shè)置CAN的通訊參數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，對(duì)模式寄存器、時(shí)分寄存器、接受代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時(shí)寄存器、輸出控制寄存器進(jìn)行初始化。
[0032]實(shí)施例5
[0033]圖5為AD與單片機(jī)的接口電路原理圖；
[0034]先送通道號(hào)地址到ADDA，ADDB, ADDC,由ALE信號(hào)鎖存通道號(hào)地址，后讓START有效，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。既執(zhí)行一條“MOVXODPTR，A”指令產(chǎn)生WR信號(hào)，使ALE START有效，鎖存通道號(hào)并啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該裝置由PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)和智能采集點(diǎn)模塊構(gòu)成，所述的現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)包括Ι/ν轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報(bào)警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動(dòng)和CAN總線；所述的I/V轉(zhuǎn)換器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接有控制器，所述的收發(fā)驅(qū)動(dòng)連接有CAN總線和CAN控制，CAN控制連接有主控器，主控器連接聲光報(bào)警及顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述的控制器是由AT89C52單片機(jī)及其復(fù)位電路組成；所述的數(shù)據(jù)采集單元是由傳感器組成的。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，包括PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)和智能采集點(diǎn)模塊，所述的智能采集點(diǎn)模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)顯示單元和CAN通訊單元；所述的主控機(jī)包括I/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報(bào)警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動(dòng)和CAN總線；該系統(tǒng)采取“分治”的設(shè)計(jì)思想,將數(shù)據(jù)采集以及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理任務(wù)交給設(shè)備層的智能處理單元去完成，而監(jiān)測(cè)診斷層主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和故障診斷。本實(shí)用新型通過(guò)各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場(chǎng)傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報(bào)警線顯示當(dāng)前的報(bào)警狀態(tài)，并向通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線向現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)傳送當(dāng)前采集點(diǎn)的狀態(tài)，主控機(jī)根據(jù)各從機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行打印結(jié)果、鳴音報(bào)警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
【IPC分類】G05B19-042
【公開(kāi)號(hào)】CN204440065
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420730202
【發(fā)明人】王永剛, 胡晶
【申請(qǐng)人】哈爾濱金都太陽(yáng)能科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日