基于CAN的温度检测系统适配卡硬件电路设计+PCB图(2)
1.2 现场总线研究热点
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。CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络[１]。
CAN适配卡的CAN总线数据收发由CAN控制器和CAN收发器完成。这种接口的适配卡在汽车行业中应用广泛，而且在工业控制、机器人、医疗器械、传感器等领域发展迅速。为了扩展CAN总线的功能，与计算机相连，本论文设计具有CAN接口和PC接口的CAN适配卡，用来收集CAN总线上各个节点的信息，转发给PC机，并可将PC机的命令和数据转发给各个节点以及完成对CAN总线上的用户系统的部分监控和管理工作。
1.3 CAN总线适配卡的功能特点
CAN总线通信适配卡是插在PC机RS232口的智能通讯卡，它可使PC机方便地连接到CAN总线上，其特点如下：
(1)采用高性能的8位微处理器C8051F040(12MHz)，由于C8051F040兼容CAN2.0通信协议，CAN的物理层和数据链路层可在硬件上实现，可通过硬件自动完成数据的成帧与发送和接收，从而大大减少软件的工作量，可减轻控制器和PC主机的通信负担，而且可以运行复杂的用户通信任务。因此，特别适用于工业自动化领域，尤其是那些强调低层监测与控制且要求可靠性高、实时性好的恶劣条件下的工业现场使用。
(2)适配卡上带有光电隔离，通过光-电光来有效隔离收发电路电气连接，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
(3)为方便系统调试，可用LED发光二极管指示系统状态和CAN的接收和发送状态。
1.４ 本论文主要内容
本论文介绍了一种基于C8051F040的CAN适配卡硬件电路，是火灾报警器中从CAN总线到PC机的一个重要器件。适配卡自带光电隔离器，可以很好的隔离收发电路电气信号，可以减少干扰适合工业现场环境使用。可以作为计算机扩展接口卡使用，有普遍适用性。论文第二章主要从硬件的实现方法和各个使用到的器件的使用做了详细的介绍。
2 整体设计思路
本论文的论文是要求做一个适用于现场工作的温度传感器的适配卡硬件部分。温度传感器的总体设计框图如图2.1所示：
图2.1 温度传感器总体设计框图
由图可知：温度传感器实时采样现场温度，控制器将实时信息传输到CAN总线上，这样的终端可以不止一个。收发器将接收到的信息送给单片机，单片机将收到的信号储存等待PC机读取。
CAN适配卡硬件电路整体设计思路如图2.2所示：
图2.2 CAN适配卡硬件部分整体构成
由图可知本系统由单片机及其控制系统，CAN收发控制器，串口通信芯片，发光二极管组成。系统运行时，CYGNAL单片机C8051F040控制MAX232向上位机传输数据。利用6N137作为接收电路的隔离光耦，PCA82C250为收发芯片。用MCU芯片为核心，上位机接收数据的过程是收发器通过光耦6N137接收CAN总线上的信息，传输给MCU芯片。MCU将接收到的数据保存后控制串口芯片向上位机发送。上位机发送数据的过程则路径相反。发光二极管作为系统调试时输出显示用。
2.1 核心模块C8051F040芯片
单片机控制系统是整个设配器控制电路的核心。主要包括以下几个部分：Silabs公司生产的芯片C8051F040，32.768晶振一个JTAG编程接口电路，DC/DC电压转换芯片LM1117。其他的外围电路还包括八个发光二极管作为程序调试时显示用。
2.1.1 C8051F系列单片机简介[1、2]
自从单片机诞生以来，它的应用面广，发展很快，至今已经发展为上百个系列上万个机种。随着单片机的发展，出现了很多高速、高性能的新型单片机。其中美国Silabs公司推出的C8051F系列单片机把80C51系列单片机从微控制器（MCU）时代推向片上系统（SOC）时代，使得以8051为内核的单片机上了一个新台阶。
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