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1、文章编号:167427070(2009)0220165204基于CAN总线的气象数据采集系统11毛春奎张颖超摘要0引言目前的气象数据采集系统的传感器Introduction都是固定的,但不同场合所需的观测数据并不相同,有的传感器并不需要.系统气象数据采集系统中离不开传感器,当系统中传感器较多时就的设计主要采用了CAN总线技术.传感器模块独立设计,可以实现即插即用.传需要使用总线相连.CAN总线是一种优秀的现场总线,具有可连接设感器模块与上位机采用CAN总线通信.备数目多、传输距离远、抗干扰能力强等许多优点,CAN总线国际标关键词准的制定,更推动了它的发展
2、与应用,CAN总线已经被广泛用于工业CAN总线;气象数据;即插即用现场控制、智能大厦、环境监控等众多领域.为适应多要素的气象观中图分类号TN98[122]测,提出了基于CAN总线的气象数据采集系统.文献标志码A1系统总体设计Overalldesignofsystem系统由传感器模块、通信模块、上位机3部分组成.传感器模块负责采集数据,通信模块负责把处理好的数据上传到上位机中,上位机负责显示、保存数据.其中通信模块采用CAN总[3]线.系统结构如图1所示.收稿日期2009206227图1气象数据采集系统结构资助项目江苏省高校自然科学基金(06KJD52Fi
3、g.1Structureofmeteorologicaldataacquisitionsystem0122);江苏省“六大人才高峰”基金(062A2027)作者简介毛春奎,男,硕士生,研究方向为现场总线、智能仪表.mck0518@sohu.com2系统硬件设计张颖超,男,教授,主要从事系统控制和仿Designofsystemhardware真、网络控制技术等方面的教学与科研工作2.1传感器模块1南京信息工程大学信息与控制学院,南京,210044传感器模块由风速、风向、雨量、温度、湿度、气压6个独立的模块毛春奎,等.基于CAN总线的气象数据采集系统.166
4、MAOChunkui,etal.CANfieldbus2basedmeteorologicaldataacquisitionsystem.组成,它们分别挂接在CAN总线上.区.在初始化时对控制段编程写入配置通信参数.微如果需要增加观测参数,只要再加传感器模块控制器也是通过这个段来控制CAN总线上的通即可,无需改变其他模块.信的.每个传感器接一个主控制器(单片机),主控制应发送的报文必须被写入发送缓冲器.成功接器连接CAN协议控制器,协议控制器上装有与总线收信息后,微控制器从接收缓冲器中读取接收的报相连的接口,从而构成智能传感器模块.文,然后释放此空间以供
5、下次使用.[4]主控制器是整个模块的核心,负责处理该传感2.2.2通用CAN总线收发器PCA82C250器的数据,并通过访问CAN协议控制器来实现对CAN总线收发器提供了CAN控制器与物理总CAN总线的访问.线之间的接口,是影响网络系统安全性、可靠性和电2.1.1风速传感器模块磁兼容性的主要因素.风速检测采用EC29S(X)风速传感器,传感器输PCA82C250是CAN协议控制器和物理总线之出脉冲串.该脉冲串会有一定的干扰,必须用施密特间的接口,对总线提供差动发送能力,对CAN协议触发器进行脉冲整形,再用主控制器进行计数,从而控制器提供差动接收能力.算出
6、风速.2.2.3即插即用式设计2.1.2风向传感器模块考虑到现在的气象数据采集系统的传感器都是风向检测采用EC29S(X)数字风向传感器,传感固定的,但不同场合所需要观测的数据并不相同,有器输出7位格雷码.主控制器根据格雷码计算出对的传感器并不需要.为了便于系统的不同应用,并根应的风向.据SJA1000支持热插拔的特性,本系统的传感器模2.1.3雨量传感器模块块与通信模块分开设计,不同的观测站可以根据自雨量检测采用PH100RS02型翻斗式雨量传感身的要求配置传感器模块,需要增加观测参数时,只器,输出脉冲串.每记录一个脉冲信号,便代表需再插上一个传感器模
7、块即可.012mm降水.所以,传感器模块的主控制器只接了协议控制雨量传感器模块的设计与风速传感器模块相器,并没有接总线收发器.同,脉冲信号整形之后,再用主控制器处理.所以,只在物理总线上接有多个总线收发器,每个总线要把风速传感器模块电路的传感器换成PH100RS02收发器就是一个通信接口.型翻斗式雨量传感器即可,只是软件部分有所不同.当需要配置传感器模块时,把传感器模块上的其它传感器模块设计思路相似.如果需要增加协议控制器的通信接口与总线收发器的通信接口相观测参数,只需要再增加一个带CAN协议控制器的连即可.[4]传感器模块即可.2.2.4USB2CAN
8、转换器设计2.2通信模块CAN总线虽有可连接设备数目多、传输距离远、通信模块采用
