1 引言
現場總線技術是當今自動化領域發(fā)展的熱點，can總線以其獨特的設計、低成本、高可靠性、實時性、抗干擾能力強等特點得到了廣泛的應用。本文選用can總線設計了分布式熱電阻智能節(jié)點，利用can總線連接各個網絡節(jié)點，可以直接與主控卡或上位機通信，組建成工業(yè)網絡分布式測控系統。
2 熱電阻智能節(jié)點硬件設計
2.1智能節(jié)點整體結構
本熱電阻智能節(jié)點設有4路輸入通道，支持3線制方式，支持熱電阻類型有cu50、cu100和pt100，采用freescale mc9s12d64單片機作為微控制器，其內部有一個can通信模塊(mscan)，符合can2.0a/b標準，所以不需要擴展can通訊控制器。can接口收發(fā)器采用pca82c250作為can通信模塊和物理傳輸線路之間的接口。節(jié)點通過24位a/d轉換器ads1216對組態(tài)通道進行采樣，由于熱電阻的阻值與溫度成正比關系，需將已知電流流過該電阻以得到與溫度成正比的輸出電壓。本文使用ads1216的兩個8位電流輸出idac1和idac2作為恒流源，通過模擬開關max355選通相應的組態(tài)通道，然后ads1216對得到的電壓信號進行采樣并輸出至微控制器，經校正后進行標度變換轉化成相應的電阻值，查熱電阻分度表即可得到所測溫度。本節(jié)點也可通過rs485接口并嚴格按照modbus協議進行通信，rs-485收發(fā)器采用sn65lbc184。本熱電阻智能節(jié)點硬件結構框圖如圖1所示。
圖1 熱電阻智能節(jié)點硬件結構框圖
2.2信號輸入端電路與采樣電路
信號輸入端電路與采樣電路原理圖如圖2和圖3所示。
圖2 熱電阻信號輸入端電路
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圖3 a/樣電路
max355差動4通道模擬開關接4路熱電阻信號轉換電路，圖中只畫出第一路轉換電路，接線方式為三線制，使能端en接高電平，使max355一直有效。a0、a1引腳接至mc9s12d64單片機的pp0和pp1端，用于選通某一路熱電阻信號進行轉換與測量。當max355選通某一通道后，該通道將與公共端接通，假設選通通道1，200ua恒定電流由no1a和no1b輸出流經熱電阻產生毫伏級電壓信號，此信號在vin1和vin2處被ads1216采樣。
ads1216組成4路全差分通道。單片機通過porta與ads1216通信，用于控制ads1216選通某一路模擬量輸入通道并進行采樣，每一個控制信號均通過光耦合器和兩個施密特觸發(fā)器進行數字隔離，這樣做可有效抑制各種噪聲干擾，提高傳輸通道上的信噪比。ads1216采樣每一路通道之前均進行偏置與增益自校準。當/drdy變?yōu)榈碗娖剑瑯酥局鴶祿拇嫫髦袛祿褱蕚浜茫瑔纹瑱C便從24位數據輸出寄存器(dor)讀取轉換結果。
2.3 can和rs-485通信電路
can和rs-485通信電路原理圖如圖4所示。
mc9s12d64單片機的can輸入與輸出引腳(rxcan0和txcan0)分別接至收發(fā)器pca82c250的txd和rxd引腳。pt2用來控制數據接收與發(fā)送，當pt2為低電平時，接收數據;當pt2為高電平時，發(fā)送數據。輸入rs通過一電阻接地，使pca82c250工作在斜率控制模式下。sn65lbc184為具有瞬變電壓抑制的rs485差分收發(fā)器，因此本智能節(jié)點可以接入采用canbus或rs485的測控系統，并方便的與各種組態(tài)軟件進行通信。
圖4 can和rs-485通信電路
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