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1、(10)申请公布号 CN 103336477 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103336477 A *CN103336477A* (21)申请号 201310295307.4 (22)申请日 2013.07.15 G05B 19/042(2006.01) (71)申请人 贵州大学 地址 550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大学 北校区科学技术处 (72)发明人 陈丽娟 朱三超 张发光 王琨 张国萍 (74)专利代理机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人 李亮 程新敏 (54) 发明名称 基于 CAN 总线的模拟量输出模块 (57) 摘要 本发明公开了一种基于 C。
2、AN 总线的模拟量输 出模块， 包括 CAN 总线通讯接口部分、 外围电路部 分及I/O接口部分。 本发明基于CAN总线的模拟量 输出设计， 在CAN总线2.0B协议的基础上， 设计了 带有 CAN 总线通讯接口的数据处理与输出模块 ； 智能节点的硬件设计以控制处理器为核心， 结合 CAN总线控制器和CAN总线收发器， 并在控制处理 器上外接看门狗模块， 防止程序跑飞， 以实现提高 模拟量远程控制的实时性和可靠度的目的。本发 明结构简单， 成本低廉， 使用效果好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申。
3、请 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103336477 A CN 103336477 A *CN103336477A* 1/1 页 2 1. 一种基于 CAN 总线的模拟量输出模块， 包括 CAN 总线通讯接口部分、 外围电路部分 及I/O 接口部分， 其特征在于 ： CAN 总线通讯接口部分由CAN总线控制器 （1） ， 光电隔离模 块 II（6） 及 CAN 总线收发器 （8） 组成， CAN 总线控制器 （1） 通过光电隔离模块 II（6） 与 CAN 总线收发器 （8） 连接 ； 外围电路部分由控制处理器 （2） 、 看门狗芯片 （5） 及电源模块 （1。
4、0） 组 成 ； I/O 接口部分由 DA 芯片 （4） 及光电隔离模块 I（3） 组成， DA 芯片 （4） 与光电隔离模块 I（3） 连接 ； 控制处理器 （2） 分别于 CAN 总线控制器 （1） 、 看门狗芯片 （5） 及 DA 芯片 （4） 连 接 ； 电源模块 （10） 分别与 CAN 总线控制器 （1） 、 控制处理器 （2） 、 DA 芯片 （4） 及 CAN 总线收 发器 （8） 连接、 并通过直流变压器 （11） 分别与光电隔离模块 I（3） 及光电隔离模块 II（6） 连接。 权 利 要 求 书 CN 103336477 A 2 1/3 页 3 基于 CAN 总线的模拟量。
5、输出模块 技术领域 0001 本发明涉及信息技术领域， 特别是一种基于 CAN 总线的模拟量输出模块。 背景技术 0002 CAN 总线是国际上应用最广泛的现场总线之一， 具有多主站运行和分散仲裁的串 行总线以及广播通信的特点。CAN 总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点 发送信息而不分主次， 因此可在各节点之间实现自由通信。CAN 总线具有通信速率高、 容易 实现、 且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线， 目前 应用于众多领域， 具有强劲的市场竞争力的。 在当今工业现场控制的过程中， 常常需要去测量物理量， 或者控 制物理量， 在这样的工业现场中， 模拟量得到了广泛。
6、的应用。 模拟量能够精确的反映物理量 的变化过程， 如控制温度、 流量、 速度等。 如今的工业控制一般都选着远程控制， 人们已经很 少到现场巡查， 于是现在总线应运而生。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是 ： 提供一种基于 CAN 总线的模拟量输出模块， 它提 高模拟量远程控制的实时性和可靠度， 以克服现有技术的不足。 0004 本发明的是这样实现的 ： 基于 CAN 总线的模拟量输出模块， 包括 CAN 总线通讯接 口部分、 外围电路部分及 I/O 接口部分， CAN 总线通讯接口部分由 CAN 总线控制器 （1） ， 光 电隔离模块 II（6） 及 CAN 总线收发器 （8）。
7、 组成， CAN 总线控制器 （1） 通过光电隔离模块 II （6） 与 CAN 总线收发器 （8） 连接 ； 外围电路部分由控制处理器 （2） 、 看门狗芯片 （5） 及电源模 块 （10） 组成 ； I/O 接口部分由 DA 芯片 （4） 及光电隔离模块 I（3） 组成， DA 芯片 （4） 与光电 隔离模块 I（3） 连接 ； 控制处理器 （2） 分别于 CAN 总线控制器 （1） 、 看门狗芯片 （5） 及 DA 芯 片 （4） 连接 ； 电源模块 （10） 分别与 CAN 总线控制器 （1） 、 控制处理器 （2） 、 DA 芯片 （4） 及 CAN 总线收发器 （8） 连接、 并通。
8、过直流变压器 （11） 分别与光电隔离模块 I（3） 及光电隔离模块 II（6） 连接。 0005 CAN 控制器选用型号为 SJA1000， CAN 总线收发器型号为 82C250， 与光电隔离模块 II 均选用隔离光耦 6N137， 它们共同组成 CAN 总线通讯接口部分， 负责该节点与总线之间 的双向通讯， 光电隔离模块 II 能增强 CAN 总线节点的抗干扰能力。 0006 控制处理器可选用 89C51 单片机， 负责节点的控制和运算。 0007 看门狗芯片选用 X25045， 防止程序跑飞。 0008 DA 芯片选用 DAC0832， 光电隔离模块 I 选用隔离光耦 6N137。DA。
9、 芯片与光电隔离 模块 I 共同组成 I/O 接口部分， 它依照控制处理器的指令对现场器件进行模拟电压输出控 制， 这部分通过 DA 芯片将数字量转化为模拟量向外输出。 0009 由于采用了上述技术方案， 与现有技术相比， 本发明基于 CAN 总线的模拟量输出 设计， 在 CAN 总线 2.0B 协议的基础上， 设计了带有 CAN 总线通讯接口的数据处理与输出 模块 ； 智能节点的硬件设计以控制处理器为核心， 结合 CAN 总线控制器和 CAN 总线收发器， 说 明 书 CN 103336477 A 3 2/3 页 4 并在控制处理器上外接看门狗模块， 防止程序跑飞， 以实现提高模拟量远程控制。
10、的实时性 和可靠度的目的。本发明结构简单， 成本低廉， 使用效果好。 附图说明 0010 附图 1 为本发明的结构示意图 ； 附图 2 为本发明的 CAN 总线控制器与控制处理器的连接电路图 ； 附图 3 为本发明的 CAN 总线控制器与 CAN 总线收发器的连接电路图 ； 附图 4 为本发明的电源模块的电路图 ； 附图 5 为本发明的光电隔离模块的电路图 ； 附图 6 为本发明的晶振电路的电路图 ； 附图 7 为本发明的模拟电压输出接口电路图 ； 附图 8 为本发明的工作过程的流程图。 具体实施方式 0011 本发明的实施例 ： 基于 CAN 总线的模拟量输出模块的结构如图 1 所示， 包括。
11、 CAN 总线通讯接口部分、 外围电路部分及 I/O 接口部分， CAN 总线通讯接口部分由 CAN 总线控 制器 1， 光电隔离模块 II6 及 CAN 总线收发器 8 组成， CAN 总线控制器 1 通过光电隔离模块 II6 与 CAN 总线收发器 8 连接 ； 外围电路部分由控制处理器 2、 看门狗芯片 5 及电源模块 10 组成 ； I/O 接口部分由 DA 芯片 4 及光电隔离模块 I3 组成， DA 芯片 4 与光电隔离模块 I3 连 接 ； 控制处理器 2 分别于 CAN 总线控制器 1、 看门狗芯片 5 及 DA 芯片 4 连接 ； 电源模块 10 分别与 CAN 总线控制器 。
12、1、 控制处理器 2、 DA 芯片 4 及 CAN 总线收发器 8 连接、 并通过直流 变压器 11 分别与光电隔离模块 I3 及光电隔离模块 II6 连接。 0012 在使用时， 在 I/O 接口部分连接输出端口 7， 在 CAN 总线收发器 8 上连接控制器局 域网总线 12。 0013 CAN 总 线 控 制 器 1 与 控 制 处 理 器 2 的 电 路 连 接 如 图 2 所 示， CAN 总 线 控 制 器 1 的 ADO AD7 连 接 到 控 制 处 理 器 2 的 PO 口 ； 连接到控制处理器 2 的 P2.0， P2.0 为 0 的 CPU 片外存储器地址可选中 CAN 。
13、总线控制器 1， 两个 ALE 相连实现地址的锁存， 从而数据和地址分开 ； 两者的，端分别相连， CPU 通过这些地址可对 CAN 总线控制器 1 的寄存器执行相应的读写操作。再有， CAN 总线控 制器 1 的端与控制处理器 2 的相连， 控制处理器 2 也可通过中断方式访问 CAN 总 线控制器 1。 0014 CAN 总线控制器 1 与 CAN 总线收发器 8 的电路连接如图 3 所示， VDD 和 VSS 分别 接高电压和地 ； MODE 接高电平， CAN 总线控制器 1 的 TXO 和 RXO 通过高速光耦 6N137 后与 CAN 总线收发器 8 相连， 光耦部分电路所采用的两。
14、个电源 VCC 和 VDD 必须完全隔离， 电源的 完全隔离采用小功率电源隔离模块实现， CAN 总线收发器 8 的 CANH 和 CAHL 引脚各自通过 1 个 5 的电阻与 CAN 总线相连 ； CANH 和 CANL 与地之间并联了 2 个 30pF 的小电容， 另外， 在两根 CAN 总线接入端与地之间分别接 1 个防雷击管， 当两输入端与地之间出现瞬变干扰 时， 通过防雷击管的放点可起到一定的保护作用 ； CAN 总线收发器 8 的 Rs 脚上接一个斜率 说 明 书 CN 103336477 A 4 3/3 页 5 电阻， 用于控制上升和下降斜率， 减小射频干扰电阻大小可根据总线通信。
15、速度适当高调整， 一般在 16 140k 之间。 0015 电源模块 10 的连接电路连接关系如图 4 所示， 首先通过变压器将 220V 交流电转 化为 9V 的交流电， 在通过桥型整流器将交流电整流成直流电， C11 和 C12 分别为输入端和 输出端滤波电容， 集成稳压器 7805 再将 9V 的直流电转化为需要的 +5V 直流电。 0016 晶振电路如图 6， CAN 总线控制器 1 与 CAN 总线收发器 8 中没有内置时钟电路， 需 要外接一个晶振产生时钟频率， 提供时钟信号。 0017 模拟电压输出接口电路如图 7 所示，、和直接接地， 让芯片工作在 直通方式 ；接地使芯片保持工。
16、作， ILE 接高电平允许信号输入， 数据输入线接控制处理 器 2 的 P1 口 ； 数字地和模拟分开连接， IOUT2 接地 ； D/A 转换结果采用电流形式输出， 一个 高输入阻抗的线性运算放大器接芯片的 IOUT1 和 IOUT2 端口来实现 ； 为了防止干扰， 在运 算放大器的输出端口和端口之间接一个 6N137 光耦芯片。 0018 主程序流程图如图 8 所示， 系统上电后， 做系统的初始化， 检验 CAN 总线控制器 1 中是否待接收的报文， 如有接收报文， 将数据以模拟电压的形式向外发送。 说 明 书 CN 103336477 A 5 1/5 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103336477 A 6 2/5 页 7 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103336477 A 7 3/5 页 8 图 6 说 明 书 附 图 CN 103336477 A 8 4/5 页 9 图 7 说 明 书 附 图 CN 103336477 A 9 5/5 页 10 图 8 说 明 书 附 图 CN 103336477 A 10 。