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)

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(tái)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(shì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(gè)系統(tǒng)可以分成兩個(gè)獨(dú)立的部分：產(chǎn)量監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和變量作業(yè)控制子系統(tǒng)。它們分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)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(cè)到。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)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(cè)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(gè)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(gè)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(guò)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。

2 硬件構(gòu)成
本系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個(gè)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(hào)的采樣功能，微處理器通過(guò)U盤文件讀寫模塊與U盤相連，用于存儲(chǔ)產(chǎn)量和其他傳感器，并且讀取存儲(chǔ)在U盤內(nèi)的作物管理、變量作業(yè)處方圖文件；通過(guò)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(gè)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(gè)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(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，15個(gè)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(lái)自聯(lián)合收割機(jī)的車載蓄電池，通過(guò)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。