基于CAN總線的電流、電壓變送器的設計與實現

圖4電壓檢測原理。

表1電壓輸入對應表。注：本系統設計中Uref=5V.

2.2CAN總線通信硬件電路設計

　　CAN控制器采用單片機的內置CAN控制器，其接口電路使用CAN收發器PCA82C250、電源隔離模塊和高速光電隔離器6N137,并采用保護電路。PCA82C250是Philips公司生產的CAN收發器，是CAN控制器和物理總線間的接口，用來提高總線驅動和通信抗干擾能力。其差分接收器共模抑制比寬，抗電磁干擾。它與ISO11898標準兼容，速度高達1Mb/s,抗汽車環境下的瞬間干擾。它內部有總線保護電路和限流電路，并具有電流待機工作方式和降低射頻干擾的斜率控制。采用PCA82C250可以最多連接110個節點，并且未上電的節點對總線無影響。

　　信號在傳輸線上遠距離傳送時，如果遇到阻抗不連續的情況時，就會出現反射現象使信號扭曲，通常在傳輸線的末端接上120Ω的終端電阻來消除反射。為了保證信號質量，PCA82C250與CAN總線的接口部分采用了一定的安全和抗干擾措施。PCA82C250的內部CANH和CANL引腳各自通過一個5Ω的電阻與CAN總線相連，該電阻可以起到一定的限流的作用，使引腳免受過電流的沖擊；總線與地各自并聯一個30pF的小電容，具有一定的防電磁輻射和抗高頻干擾的功能；在總線和地之間分別反接一個IN4148反向保護二極管，起過壓保護作用。

　　3 CAN智能變送節點的軟件設計

　　3.1主程序

　　系統初始化主要包括I/O口、CAN控制器、中斷以及用戶標志數據的初始化。該過程主要對PIC18F258的基本資源進行配置定義，將復用的PORTA資源配置為通用數字I/O口，并通過設置其輸入輸出特性，保證MAX1166的輸入、輸出以及控制信號引腳都得以正確配置，開啟相應的中斷源，配置CAN接口，用戶標志數據賦初值，初始化過程結束。通過設置模擬信號輸入的相應數據通道后，單片機上電即開始進行電流、電壓信號的檢測。上位機一旦發送命令請求下位機回送采集數據等相關信息后，下位機馬上產生中斷，回送一幀數據信息。監控流程圖如圖5所示。

圖5系統監控流程圖。

　　3.2A/D轉換模塊軟件設計

　　A/D轉換是通過MAX1166實現的。MAX1166的一次轉換過程可分為轉換準備、模數轉換和轉換結果輸出3個階段。PIC18F258通過I/O口時序模擬MAX1166的控制信號，從而使MAX1166正常工作。MAX1166具體控制過程如圖6所示。

圖6ADC轉換流程圖。