一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及 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)場主控機(jī)、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、 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、聲光報警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動、CAN總線 ； 該系統(tǒng)采取“分治”的設(shè)計思想,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)測診斷層主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和故障診斷。 本發(fā)明通過各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報警線顯示當(dāng)前的報警狀態(tài)，并向通過現(xiàn)場總線向現(xiàn)場主控機(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、鳴音報警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
【專利說明】一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可進(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)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放通信網(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)成自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)基本控制，補(bǔ)償計算，參數(shù)修改，報警，顯示，控制優(yōu)化及控管一體化的綜合自動化功能。這是一項集嵌入式系統(tǒng)，控制，計算機(jī)，數(shù)字通信，網(wǎng)絡(luò)為一體的綜合技術(shù)。
[0003]現(xiàn)場總線也可以說是工業(yè)控制與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩者的邊緣產(chǎn)物。從純理論的角度來看，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)場控制系統(tǒng)的要求。無論是從網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。協(xié)議，實時性，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。現(xiàn)場總線其規(guī)模應(yīng)屬于局域網(wǎng)，總線型結(jié)構(gòu)，它簡單但能滿足現(xiàn)場的要求。現(xiàn)場總線要傳輸?shù)男畔级绦?，要求實時性很強(qiáng)，可靠性高。但是，由于現(xiàn)場的環(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)是造價低廉，使用簡單方便。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，還不能滿足長距離、大范圍內(nèi)通訊的需要。
[0005]近年來，現(xiàn)場總線取得了長足的發(fā)展，現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FCS)也是未來企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)。FCS不需要一個中央控制單元來集中控制和操作，而是通過智能現(xiàn)場設(shè)備來完成控制和通信任務(wù)。可較好地解決實時控制和現(xiàn)場信號的網(wǎng)絡(luò)通信。由于現(xiàn)場總線的應(yīng)用在我國還處于起步階段，現(xiàn)場總線設(shè)備還很昂貴，在巡檢系統(tǒng)上使用還不現(xiàn)實。然而，將現(xiàn)場總線技術(shù)中專用于通信的器件與單片機(jī)(MCU)結(jié)合起來，則可以實現(xiàn)數(shù)字通信，從而使系統(tǒng)具有FCS的一系列優(yōu)點(diǎn)，性能價格比達(dá)到最優(yōu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種基于CAN總線的集散控制系統(tǒng)。本設(shè)計通過各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報警線顯示當(dāng)前的報警狀態(tài)，并向通過現(xiàn)場總線向現(xiàn)場主控機(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、鳴音報警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，它是由PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場主控機(jī)、智能采集點(diǎn)模塊構(gòu)成，所述的主控機(jī)包括I/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動、CAN總線；所述的I/V轉(zhuǎn)換器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接有主控器，所述的首發(fā)驅(qū)動連接有CAN總線和CAN控制器，CAN控制器連接有主控器，主控器連接聲光報警及顯示器。
[0008]所述的控制器是由AT89C52單片機(jī)及其復(fù)位電路等主要器件組成；所述的數(shù)據(jù)采集單元是由傳感器組成的。
[0009]所述的通訊方式采用CAN通訊；采取“分治”的設(shè)計思想，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)測診斷層主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和故障診斷；基于現(xiàn)場總線的集散系統(tǒng)通過各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報警線顯示當(dāng)前的報警狀態(tài)；通過現(xiàn)場總線向現(xiàn)場主控機(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、鳴音報警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
[0010]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及有益效果為:1、該發(fā)明針對環(huán)境數(shù)據(jù)的采集報警裝置，采用CAN總線的通訊方式的集散控制系統(tǒng)，通訊簡單，具有實時性很強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)；2、本發(fā)明有廣泛的應(yīng)用價值，拓展性強(qiáng)，對傳感器的接口電路以及監(jiān)控程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?，就可監(jiān)控大型糧倉的溫度、濕度的監(jiān)測，化廠生產(chǎn)房的有毒氣體濃度、濕度的監(jiān)測等不同的對象；3、控制單元和信號采集但與之間采用CAN總線通訊，保證了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性；4、單片機(jī)與CAN控制器SJA1000共用同一個復(fù)位電路，簡化了電路設(shè)計，減小了整個裝置的體積和重量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的智能采集節(jié)點(diǎn)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的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。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和具體連接關(guān)系做更詳細(xì)地描述:
實施例1
結(jié)合圖1，圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖；
一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，它是由PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場主控機(jī)、智能采集點(diǎn)模塊構(gòu)成，所述的主控機(jī)包括I/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動、CAN總線；所述的I/V轉(zhuǎn)換器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接有主控器，所述的首發(fā)驅(qū)動連接有CAN總線和CAN控制器，CAN控制器連接有主控器，主控器連接聲光報警及顯示器。
[0017]所述的控制器是由AT89C52單片機(jī)及其復(fù)位電路等主要器件組成；所述的數(shù)據(jù)采集單元是由傳感器組成的。
[0018]所述的通訊方式采用CAN通訊；采取“分治”的設(shè)計思想，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)測診斷層主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和故障診斷；基于現(xiàn)場總線的集散系統(tǒng)通過各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報警線顯示當(dāng)前的報警狀態(tài)；通過現(xiàn)場總線向現(xiàn)場主控機(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、鳴音報警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
[0019]單片機(jī)在系統(tǒng)中既是整個電路的中心處理器，又是CAN節(jié)點(diǎn)的上位控制機(jī)；CAN控制器對外提供與微處理器的物理線路的接口，通過對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。
[0020]實施例2
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)程序流程圖；
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)計包括、聲光報警、CAN通訊、串行通訊、現(xiàn)場數(shù)據(jù)備份以及PC監(jiān)控單元；采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報警線顯示當(dāng)前的報警狀態(tài)，并向通過現(xiàn)場總線向現(xiàn)場主控機(jī)傳送當(dāng)前采集點(diǎn)的狀
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[0021]實施例3
圖3為本發(fā)明的CAN總線與單片機(jī)的接口電路原理圖；
SJA1000作為獨(dú)立的CAN控制器，PCA82C250作為收發(fā)驅(qū)動器；AT89C52單片機(jī)用一個12Mhz的石英晶體振蕩器，SJA1000用一個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；ΤΠ不使用，浮空，RXl不浮空；總線兩端必須接兩個終端匹配200歐電阻RT ;SJA1000和驅(qū)動器PCA82C250之間追加一對光藕；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)過驅(qū)動后的發(fā)送和接收信號，其引腳8 (RS)采用斜率控制方式。
[0022]實施例4
圖4為CAN控制器初始化程序流程圖；
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)，對模式寄存器、時分寄存器、接受代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時寄存器、輸出控制寄存器進(jìn)行初始化。
[0023]實施例5
圖5為AD與單片機(jī)的接口電路原理圖；
先送通道號地址到ADDA，ADDB，ADDC，由ALE信號鎖存通道號地址，后讓START有效，啟動A/D轉(zhuǎn)換。既執(zhí)行一條“MOVX @ DPTR，A”指令產(chǎn)生WR信號，使ALE START有效，鎖存通道號并啟動A/D轉(zhuǎn)換。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該系統(tǒng)由PC監(jiān)控機(jī)、現(xiàn)場主控機(jī)、智能采集點(diǎn)模塊構(gòu)成，所述的主控機(jī)包括Ι/ν轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控器、聲光報警及顯示器、CAN控制器、收發(fā)驅(qū)動、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，所述的首發(fā)驅(qū)動連接有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)位電路等主要器件組成；所述的數(shù)據(jù)采集單元是由傳感器組成的。
3.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:所述的通訊方式采用CAN通訊；采取“分治”的設(shè)計思想，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)測診斷層主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和故障診斷；基于現(xiàn)場總線的集散系統(tǒng)通過各智能采集點(diǎn)采集處理現(xiàn)場傳感器的結(jié)果并根據(jù)設(shè)定報警線顯示當(dāng)前的報警狀態(tài)；通過現(xiàn)場總線向現(xiàn)場主控機(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、鳴音報警、向PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送信息等相應(yīng)的處理。
【文檔編號】G05B19/042GK104483874SQ201410689211
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】王永剛, 胡晶 申請人:哈爾濱金都太陽能科技有限公司