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单轨吊信号采集系统
电子质量(2014第10期)
单轨吊信号采集系统
Monorail Signal Acquisition System
刘双(山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛266510)
Liu Shuang(Institute of electrical and automation engineering, Shandong University of Sci
ence and Technology, Shandong Qingdao 266510)
摘要:该文的信号采集方案是针对单轨吊系统设计的。在单轨吊运行过程中,信号采集是必不可少的一部
分,实时精确、高速的信号采集系统对机车的正常运行非常重要。本装置以PC单片机为核心,PC单片机
自带CAN通讯接口,通过CAN总线实现信号的传输。该系统应用于单轨吊机车中,可以实现信号可靠地采
集,并保证机车正常运行。
关键词:信号采集;CAN总线;单轨吊系统
中图分类号:TD524
文献标识码:A
文章编号:1003-0107(2014)10-0038-03
Abstract: In this paper, he signal acquisition scheme was designed for monorail system. When the mono-
rail crane operation process, the signal acquisition is an essential part of real-time, accurate, high-speed
signal acquisition system is very important for the normal operation of the locomotive. This device with PIC
microcontroller as the core, PC microcontroler built-in CAN communication interface, through CAN bus to
realize the transmission of signals. The system used in the monorail crane car, can realize reliable signal
acquisition, and ensure the normal operation of locomotive
Key words: signal acquisition: CAN bus, Monorail system
CLC number: TD524
Document code: A
Article D:1003-0107(2014)10-0038-03
0引言
PC
在单轨吊系统中,我们需要及时获得发动机的转
速,液压系统的压力值以及一些行程开关的信号,以便
CAN-BUS接口模块
根据采集的数据对单轨吊的运行状况进行监控和调节
因此,本文利用PIC单片机和CAN总线川,对不同传感
器的数据进行方便快捷的采集。其中,CAN总线具有速
脉冲信号采集
模拟信号采集
开关信号采集
率高,实时性好,纠错能力强,成本低廉等优点
测速传感器
压力传感器
光电传感器
1系统的整体设计结构和原理
图1系统整体框图
1.1系统的设计结构
1.2系统的工作原理
该系统是以PIC单片机为核心叫,采集的信号经AD
(1)脉冲信号采集模块的设计
转换器、多路选择开关、施密特触发器等器件进行处理,
当测量发动机的转速时,要求测量的范围是
并由SP总线和CAN总线实现通讯的系统。总的来1rmin30omi,分辨率为1 Ir/min,精度为1%,12V供
说,系统分为以下模块:模拟信号的采集模块、脉冲信号电。由于采集到的脉冲信号并不是理想的矩形脉冲,需
的采集模块、开关信号的采集模块和CAN通讯模块等,要经过施密特触发器74HC14整形后,得到符合要求的
其整体结构如图1所示。
矩形脉冲,PIC单片机用中断方式采集脉冲信号。
作者简介:刘双(1989-),女,硕土研究生,研究方向为控制理论与控制工程。
电子质量(2014第10期)
单轨吊信号采集系统
2)模拟信号采集模块的设计
现场中要用到很多接近开关和光电开关。这些开关信号
在单轨吊系统中,采用压力传感器MPM489来测量传感器需要将开关信号经信号隔离后传送到单片机的
液压,量程为0~60MPa,分辨率为0.0IMPa,精度为IO口,实现开关信号的采集。
0.5%,12V供电。对于电流型传感器,需要将4~20mA
的电流经过电阻网络转化为1~5V的电压信号。采集
23信号传输模块
到的模拟电压信号先经过一阶RC滤波,再经过16位
采集的信号需要通过CAN总线通讯,单片机与
的AD7706转换为数字信号,送入PIC单片机。由于需CAN总线相连时,为了增强抗干扰能力,要在PC单片
要测量的精度比较高,不能使用单片机自带的12位AD机和CAN收发器T丁A1050之间设置6N137光耦隔离。
转换接口,因此需要外接16位AD转换器,才能达到由ATAM7017模块实现CAN-USB信号的转换。
所要求的精度。
ATAM7017模块具有体积小,即插即用,自动配置,总线
(3)开关信号采集模块的设计
供电等特点,是便携式系统用户的最佳选择。此外,SPI
在单轨吊中,所用到的很多接近开关、光电开关等总线用于与AD770实现通讯,通过向片选位加低电
输出的是开关信号。将采集的开关信号经6N137光耦平,AD776串行接口能在三线模式下工作,SCLK、DLN
隔离后传送到单片机的IO口,实现开关信号的采集。和DOUT线用于与AD706进行通信。
(4通讯模块
不同信号采集模块通过CAN总线通讯,各信号采3软件处理与设计
集模块中单片机与CAN总线相连时,为了增强抗干扰
本设计所有的程序都是通过C语言进行编写的间,
能力,要在PC单片机和CAN收发器TA1050之间设采用的编程软件是 MAPLAB X IDE V1.95,采用XC16
置光耦隔离。由ATAM7017模块实现CAN-USB信号的V1.11版本的编译器,通过硬件的搭配使用 MAPLAB
转换。
ICD3进行在线调试。
开始
2硬件设计与选型
2.1核心板
初始化
该部分的硬件主要包括电源模块和MCU模块,16
设量多择开关
位高性能的PIC24HIJ64CP502单片机相比于51系列单
片机,增加了CAN通讯接口,便于和CAN总线相连,节
省了成本。PTC单片机采用10MHz的高速晶振,还有
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DRDYY=0?
个低功耗的32.786kHz的晶振,实现系统节能。
由于采集到的脉冲量和开关量要经过隔离,所以使
YES
用VRB2412YMD-6WR2电源隔离模块来得到不同电气
读AD专换果
特性的电压。电源模块不仅要为单片机供电,还要对传
感器和其他器件供电。例如,单片机的供电电压为3.3V
开ECAN1发送中断
而压力传感器是12V供电。
2.2信号处理块
送标志是否为1つ
不同的传感器