基于80C196KC的CAN总线智能数据采集模块设计

　　引言

　　基于集中管理、分散控制的分散控制系统(distributed control system)解决了集中式直接数字控制系统对控制器处理能力和可靠性要求过高的缺陷，但由于其具有一定的封闭性、各分散控制系统之间的不兼容性，集散控制系统难以实现网络互连和信息共享。

　　现场总线的出现使得全数字化，全开放式，具有可互操作性，彻底分散的现场总线控制系统(fieldbus control system)得以实现，现场总线控制系统已成为自动化领域中的一个热点，也将成为工业过程控制的一个重要发展方向。

　　控制器局域网CAN(controller areanet work)是德国Bosch公司在现代汽车电子技术领域中推出的一种多主控制器局域网络技术，能有效支持分布式和实时控制，最早主要应用于汽车内部电子监测和控制器件数据通信。由于其高可靠性及高实时性而广泛应用于工业现场控制等领域。其突出的特点是采用最长8个数据字节的短帧结构，传输时间短，实时性高;另外CAN协议取消了传统的地址编码概念，取而代之的是基于数据块标识符的无损优先级仲裁，给分布式控制系统实现模块间的信息共享带来了极大的方便。

　　基于CAN总线的主要特点及发展趋势，我校电液实验室开放式电液伺服控制系统的改造中采用CAN总线作为现场总线标准，构建了一套基于CAN总线智能节点的现场总线控制系统。文中将详细介绍智能数据采集模块的软硬件设计，该模块可以实现控制现场的数字、模拟信号采集，现场数据预处理，数据传送以及与监控计算机通讯等功能。

　　液压伺服系统简介

　　开放式电液伺服控制系统包括数台电液伺服位置控制实验台、电液比例转速控制实验台、电液比例力控制实验台。各实验台配置1套基于CAN总线的智能数据采集模块和内置控制算法的智能控制模块，通过CAN总线将各分散的采集模块和控制模块组成一个控制网络，1台PC机通过内置的CAN适配卡接入局部网络，模拟工业现场的过程控制，PC机作为担任过程控制监控任务的控制站，可以实时显示各实验台工作状况及向各实验台发送启停命令，同时还可以通过高速以太网将现场数据远程传输至工程师站等管理级计算机，实现如图1所示的分层现场总线控制系统。

　　图1 开放式电液伺服控制系统总体结构

　　系统硬件设计

　　数据采集模块作为一种智能化现场仪表，主要包括硬件系统和控制软件2大部分。模块硬件部分以80C196KC单片机作为采集模块的核心，外围电路主要包括CAN总线接口，程序存储器，电源监控及复位电路，GAL译码电路，DI、A/D转换电路及模块参数设置电路等。模块结构如图2所示。