基于CAN总线的多参数测试系统设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于CAN总线的多参数测试系统设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：本文介绍一种基于can总线通信网络的多参数测试系统的设计，系统充分利用CAN总线通信的稳定性等相关特点，使得测试系统设计简单，易于实现，应用领域广泛。系统上位机采用当前流行的LabWindows/CVI虚拟仪器技术，可以实现多参数实时监测、历史数据记录、查询和后期分析等功能，具有实时、高精度、成本低等优点。
关键词：CAN总线；参数测试；LabWindows/CVI
中图分类号:V351.36 文献标识码：A
1 概述
当前随着中国经济的长足发展，各行各业的设备的自动化也对其运行参数的监测提出了紧迫的要求。而很多情况下测试采用手持式设备现场对其进行监测，对电压、电流测量时，是通过简单的电压表、电流表去测量；对负载力的测量通过手动加砝码的方法测量；位移的测量是通过固定的钢板尺去测量；用秒表去测量时间；在整个的检测过程中都是人手工的记录数据。此种测试方式效率低下，且误差大。这就对能够适应各种模拟量、数字量输入的测试系统的设计提出了要求。基于此，本文极少一套基于CAN总线的多参数自动测试系统的设计思路。
该检测系统可进行多参数测量的一套检测系统，可以对设备的各项性能参数进行测量和报表的输出，并对测量的数据进行分析和处理。具体设计中屏蔽、隔离等抗干扰技术和软件滤波的方法的运用确保了系统的稳定性和可靠性。
2 系统框架设计
本系统采用了模块化设计思想，主要包括模拟量采集模块、数字量模块、通信接口模块和显示模块。硬件部分以单片机C8051F040为测量控制核心，该芯片功能强大，集成了CAN控制器和大量的模拟、数字功能模块，简化了电路设计；各模块采用相同微处理器提高了系统的一致性、简化了系统设计[2]；软件部分采用了可靠的通信机制，解决了系统对控制功能的高可靠性要求；编写了模拟量采集程序、数字量采集程序、通信程序等；使用MCGS组态软件对整个系统进行组态；鉴于监控系统中的干扰因素较多，在硬件和软件方面采取了多项抗干扰措施。
3 系统硬件设计
3.1 模拟量采集电路设计
对模拟量信号的采集主要包含应力、位移、温度、湿度等方面的测量，对应的均有相应的信号处理链路。限于篇幅，本文介绍应力测量的模块。应力测量采用电阻应变式测力传感器。在构造应力装置的挤压使应变式传感器产生弹性变形,其上电阻应变片也随之产生变形,输出变化微弱的电压信号。在共桥电压为12V和满量程内，传感器输出0～16mv微小电压，经硬件放大电路前置放大后，得到0～2.45V范围内的电压信号，送单片机进行A/D转化。电路如图2所示。
应力的测量采用了OP07的差动放大电路，如图2所示：其中R32/R24=R34/R25，为了避免温度度对应力信号测量的影响，前级电路中对应力信号放大10倍后送入单片机A/D转换管脚AI5，在单片机内部用可编程增益放大器PGA进行二级放大，放大倍数范围为1～128，可以根据需要选择。另外，为了测量两个方向的作用力，将基准电压抬高了0.05V，同时利用调零电路，可以非常简便的调节力传感器的零点。根据差动放大电路的工作原理得待测电压 与传感器输入电压的关系为：
其中
可见B为常数，所以待测电压与输入电压之差成线性比例关系。
3.2 CAN总线通信电路设计
CAN总线通信电路设计充分考虑了通信实时性和安全性的因素，CAN总线收发器和控制器间采用了10M高速光耦来进行隔离。另外，此板卡主控MCU自身配合CAN总线控制器芯片82C250的设计，使系统底层通信可靠[3]。CAN总线通信电路如图3所示。
4 系统软件设计
上位机监控端以当前流行的虚拟仪器Lab Windows/CVI虚拟仪器为开发平台，利用其图形化的软面板、丰富的数字信号处理库和高级函数分析库资源，借助计算机的强大功能，实现与板卡之间的控制信息和采集信息之间的数据交换。该系统具有报表、曲线、图形等屏幕显示、模拟盘显示、打印和绘图、数据存储调用、控制等多种功能，图4为此多参数测试系统的历史数据查询分析界面。
结束语
本测试系统可以实现对数字量及模拟量的同时采集，通过不同的模块设计，使其本身配合相应的传感器可以应用在绝大多数环境中，且模拟量采集采用24位ADC采集器配合精密前置调理电路设计，可以达到千分位的精度。下位机通过CAN总线与计算机通信，不受板卡间的互相干扰；具有很高的性价比及推广价值。
参考文献
[1]郁有文等，传感器原理及工程应用[M].西安电子科技大学出版社．
[2]潘琢金译，C8051F040混合信号ISP FLASH 微控制器数据手册[Z]，新华龙公司提供．
[3]郭建甲等.基于CAN总线的分布式高校公寓智能抄表系统设计与实现[J].工业控制计算机，2006（11）.