基于CAN總線的聯(lián)合收割機(jī)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-工業(yè)控制
摘要：本文介紹了一種以P87C2591單片機(jī)為主控器，以谷物流量傳感器、谷物濕度傳感器、割臺高度傳感器、地速傳感器、升運(yùn)器轉(zhuǎn)速傳感器、DGPS接收機(jī)、變量作業(yè)控制和智能控制終端為主要外圍元件的聯(lián)合收割機(jī)智能控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有顯示直觀、準(zhǔn)確，使用方便、可靠等優(yōu)點(diǎn)，代表了聯(lián)合收割機(jī)智能控制系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中充分考慮了性價(jià)比，選用價(jià)格低、性能穩(wěn)定的元器件。通過運(yùn)行調(diào)試，試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求基本一致。
關(guān)鍵詞：CAN總線；聯(lián)合收割機(jī)；智能控制
1 系統(tǒng)組成及工作原理
整個系統(tǒng)可以分成兩個獨(dú)立的部分：產(chǎn)量監(jiān)測子系統(tǒng)和變量作業(yè)控制子系統(tǒng)。它們分別用來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量監(jiān)測和變量作業(yè)控制的功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)都是“即插即用”的，當(dāng)其與總線連接或者斷開時(shí)都可被控制終端檢測到。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量監(jiān)測的時(shí)候，可以把變量作業(yè)控制ECU斷開，只要在總線上連接實(shí)現(xiàn)測產(chǎn)的各傳感器ECU、DPGS以及智能控制終端即可；當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)變量作業(yè)控制的功能時(shí)，可以斷開系統(tǒng)中不需要用到的傳感器ECU，連接上變量作業(yè)控制ECU以及地速傳感器ECU即可。在兩個子系統(tǒng)中，智能控制終端都必須連接在總線上，它監(jiān)視著各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)并且監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，USBCAN-II是系統(tǒng)的一個附加節(jié)點(diǎn)，它是周立功發(fā)展有限公司生產(chǎn)的一種CAN-bus智能轉(zhuǎn)換卡，通過USB電纜與PC連接，就可以在PC機(jī)上實(shí)時(shí)觀察CAN總線上的所有報(bào)文，并進(jìn)行CAN-bus網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析和處理，有利于系統(tǒng)的調(diào)試和實(shí)驗(yàn)分析。
點(diǎn)擊看大圖
2 硬件構(gòu)成
本系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個模塊：集成有CAN控制器的增強(qiáng)型P87C591單片機(jī)主控模塊、電源模塊、傳感器模塊、人機(jī)交互接口模塊、U盤文件讀寫模塊等。其中P87C591微處理器負(fù)責(zé)接收和處理總線上各傳感器采集到的數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)，還負(fù)責(zé)發(fā)送控制命令等數(shù)據(jù)給總線上的其他節(jié)點(diǎn)；傳感器完成信號的采樣功能，微處理器通過U盤文件讀寫模塊與U盤相連，用于存儲產(chǎn)量和其他傳感器，并且讀取存儲在U盤內(nèi)的作物管理、變量作業(yè)處方圖文件；通過RS232通用串行接口，微處理器和液晶顯示器及觸摸屏相連，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。
2．1 主控模塊選型
系統(tǒng)采用Philips半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的集成有CAN控制器的增強(qiáng)型P87C591，它是一個8位高性能微處理器，44引腳，除了具有51系列微處理器的通用功能和片內(nèi)CAN控制器外，還集成有6路模擬輸入的10位ADC，并可選擇快速8位ADC，2個8位分辨率的脈寬調(diào)制輸出(PWM)，帶字節(jié)方式主、從功能的I2C總線串行I／O口，以及片內(nèi)看門狗定時(shí)器T3。此外，它還具有4個中斷優(yōu)先級，15個中斷源。P87C59l微處理器采用了強(qiáng)大的80C5l指令集，并包括Philips半導(dǎo)體SJAl000獨(dú)立CAN控制器的PeliCAN功能。
2．2 電源模塊設(shè)計(jì)
電源模塊提供系統(tǒng)正常運(yùn)行所必需的電源，其電路如圖2所示。采用了12V轉(zhuǎn)5V的DC-DC模塊，輸入端電源來自聯(lián)合收割機(jī)的車載蓄電池，通過CAN總線電纜的電源線和地線接入控制終端，并能提供2A的負(fù)載電流。
點(diǎn)擊看大圖
2．3 存儲器擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用32k×8位的靜態(tài)RAM-HY62256數(shù)據(jù)存儲器和164k×8位的可電擦寫的E2PROM-W27C512程序存儲器，通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與CPU連接，RAM和ROM的地址總線是獨(dú)立的，他們可以使用相同的地址空間。數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的擴(kuò)展電路圖如圖3所示。
點(diǎn)擊看大圖
2．4 U盤文件讀寫模塊接口設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用南京沁恒電子有限公司生產(chǎn)的CH375HM的U盤作為存儲器，它具有攜帶方便、存儲量大、掉電不容易丟失、即插即用等特點(diǎn)。單片機(jī)通過此芯片讀寫U盤內(nèi)的數(shù)據(jù)，單片機(jī)系統(tǒng)與U盤文件讀寫模塊之間的電路連接選用并口連接、INTO#中斷通知模式。其接口電路如圖4所示。74LSl38的第10腳作為其片選信號CS0，U盤文件讀寫模塊的第13引腳STA是啟動信號的輸入端，它與CPU的第7引腳P1．5相連，CPU通過此引腳通知U盤文件讀寫模塊讀寫命令的開始，模塊的第9引腳INT0為中端請求輸出端，它連接到CPU的第14引腳上(INT0／P3．2)，通知CPU相應(yīng)讀寫命令的完成。
評論排行