基于CAN总线的电流、电压变送器的设计与实现

南京工业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期：2005 年12 月20 日毕业设计日期：2006 年2月20 日至2006 年 6 月20日毕业设计题目：基于CAN总线的智能压力传感器毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、了解目前压力监测装置的应用现状及发展趋势;2、了解CAN总线的原理、特点;3、设计一种基于CAN总线的智能压力传感器，使之具有数据存储、显示、报警、修改上下限报警值以及通信功能;要求硬件配置方面包括微控制器模块、压力传感器模块、数码管显示模块、通信模块及仪表的抗干扰措施的设计;软件方面包括初始化模块、数据采集模块、数据处理模块、LED显示模块、通信模块及控制模块等相应程序以及总程序的编写; 最后进行软硬件仿真调试。

院长签字：指导教师签字：指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日南京工业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要针对目前我国煤炭安装生产中液压支架监测系统传统测量方法存在的种种不足，从煤矿综合机械化采煤的特殊环境出发，提出了一种基于CAN总线的智能压力传感器。

本文针对总线型仪表的要求，选用了PIC系列的带有CAN总线接口的18F458单片机，开发了一种基于CAN总线的智能压力传感器。

本论文主要介绍了：首先对CAN总线进行详细的介绍；然后在硬件配置方面加以介绍，包括微控制器模块、传感器模块、显示模块、通信模块；接着从软件方面加以介绍，包括初始化模块、A/D转换模块、修改报警上下限模块、LED显示模块、通信模块以及软件抗干扰措施的编写，即给出了系统总的程序流程图和各子程序流程图。

can电路设计和原理CAN（Controller Area Network）是一种串行通信协议，用于在电子设备之间传输数据。

它最初由德国的Bosch公司于1986年开发，用于汽车电子系统中的通信。

随着时间的推移，CAN协议被广泛应用于各种工业领域，如工厂自动化、机器人控制、航空航天等。

CAN电路设计和原理涉及到了CAN协议的各个方面，包括物理层、数据链路层和应用层。

在CAN协议中，物理层负责传输数据的物理特性，数据链路层负责数据的传输和错误检测，应用层定义了数据的格式和含义。

在CAN电路设计中，物理层的主要任务是将数字信号转换为电压信号，并通过传输线路将信号发送到接收器。

为了保证数据的可靠传输，CAN协议采用了差分信号传输方式，即CAN_H和CAN_L 两个信号线相对地传输数据。

CAN_H线和CAN_L线的电压差反映了传输的数据信息，而两个线之间的电平差异则用于抵消传输过程中的电磁干扰。

在CAN电路中，为了确保数据的可靠传输，还需要进行电气特性匹配，例如信号线的阻抗匹配和传输线的长度匹配。

这样可以减小信号反射和传输延迟，提高数据的传输稳定性和可靠性。

在数据链路层，CAN电路设计需要考虑错误检测和纠正的机制。

CAN协议使用循环冗余校验（CRC）来检测数据传输过程中的错误。

发送端在发送数据前会计算CRC码，并将其添加到数据帧中。

接收端在接收到数据后，会重新计算CRC码，并将计算结果与接收到的CRC码进行比较，以判断数据是否传输正确。

CAN电路设计还需要考虑数据的帧格式。

CAN协议定义了两种帧格式：数据帧和远程帧。

数据帧用于传输实际的数据信息，而远程帧用于请求其他节点发送数据。

数据帧和远程帧的格式包括帧起始位、标识符、控制位、数据位、CRC码和帧结束位等。

在应用层，CAN电路设计需要根据具体的应用需求定义数据的格式和含义。

例如，在汽车电子系统中，CAN协议被用于传输各个电子控制单元（ECU）之间的数据，如引擎控制单元（ECU）、制动系统控制单元等。

基于CAN总线的110kv变电站综合自动化通信系统设计第1章绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义随着电力需求的不断增大和电力电子技术的发展，电力系统也获得了前所未有有的发展,传统的变电站已经远不能满足现在电力系统管理模式,因此,变电站的综合自动化技术在电力行业越来越引起重视了,并逐渐得到广泛应用。

我国变电站综合自动化研究、开发和应用始于20世纪80年代中、后期，90年代逐渐形成高潮，目前已发展成一个相当独立的技术领域，变电站自动化技术广泛应用推进了配电网自动化和调度自动化的进展和技术水平的提高。

变电站综合自动化是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及调度通信等综合性自动化功能。

CAN总线在变电站综合自动化起到数据通信，数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。

要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有线数据通信与无线数据通信之分。

做好CAN的研究设计是今后一段时间我国电网发展的重要任务。

1.2 国内外技术现状及发展趋势CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。

在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。

它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

第1页共17 页国外研究变电站综合自动化系统，始于20世纪70年代后期，20世纪80年代发第2页共17 页展较快。

变电站自动化系统中基于CAN总线的数据通信变电站自动化系统中基于CAN总线的数据通信翟永昌，李永丽（天津大学电力及自动化工程系，天津300072）1引言变电站自动化系统用于实现对变电站内设备和进出供电线路的监视，控制，保护，开关闭锁，远方信息交换。

随着计算机软硬件及网络技术的发展，现在一般的变电站自动化系统都实现了分散分布式的结构，将整个系统分为变电站层和间隔层。

变电站层包括综合操作屏、应用主机、实现软件开发和管理的工程师主机、全站性的监控、通讯、远动主机；间隔层一般按断路器间隔进行划分，每个间隔层设备实现一个断路器的功能。

间隔层有很多保护测控装置，怎样实现这些测控装置与变电站层的各主机的通讯，保证数据传输的速率与质量，增强抗干扰能力，就成为通讯模块需要集中解决的问题。

CAN总线能满足这些条件，实际运行中也被大量的使用。

现场运行表明CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域网）总线符合变电站自动化系统的数据通讯的要求。

如图1所示，基于CAN总线的间隔层与变电站层的数据通讯系统组织原理图。

其中从保护测控装置到PC （PersonalComputer，个人计算机）机的数据传输由数据通信模块实现，主要包括三部分：RS－485／CAN转换，CAN总线，CAN到PC机的通讯。

下面针对数据通讯系统分别介绍各部分的设计方案和工作原理。

2RS－／CAN的转换间隔层的测控设备一般都留有485口，既可以保证数据通讯的质量和距离，又方便于测控设备微控制器的开发。

要使系统的CAN总线正常工作，首先需要进行RS－485（串行接口链接标准）与CAN总线的数据转换。

图2为RS－485／CAN转换设计方案示意图。

图中：DS96176为RS－485的总本文来自 / 试验设备网转载请标明出处。

线收发器；SJA1000为CAN控制器；6N137为光电隔离；82C250为CAN总线收发器。

这样，在微控制器中加载适当的数据收发和转化程序，就可以实现RS－485／CAN的转换。