dsPIC3F3013的CAN息線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

引 言
在工業(yè)控制中，為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，需要檢測(cè)周?chē)沫h(huán)境變量(如溫度、氣壓、濕度等)。通常的做法是將分布在各處的傳感器采集到的信號(hào)通過(guò)各自的線(xiàn)路連接到監(jiān)控中心，這種方式在有效地完成檢測(cè)任務(wù)的同時(shí)也造成了線(xiàn)路資源的極大浪費(fèi)。因此，提出了簡(jiǎn)化線(xiàn)路布局的要求。CAN(控制器局域網(wǎng))是串行通信協(xié)議，能有效支持高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制，同時(shí)在理論上，CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)近乎沒(méi)有限制?；诖?，本設(shè)計(jì)將一種基于數(shù)字信號(hào)控制器的CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)需要監(jiān)控的區(qū)域放置一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)CAN總線(xiàn)與監(jiān)控中心實(shí)施通信。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

1 硬件構(gòu)成
該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：控制部分，包括前端信號(hào)的抗混疊濾波器和用于信號(hào)采集的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器；CAN總線(xiàn)接口電路部分，由MCP2515 CAN協(xié)議控制器和MCP2551高速CAN收發(fā)器構(gòu)成。系統(tǒng)接3路信號(hào)，TEM、PRE、RH分別為溫度、氣壓、相對(duì)濕度。
1．1 控制部分
dsPIC30F3013是Microchip公司生產(chǎn)的傳感器系列數(shù)字信號(hào)控制器。該控制器采用16位(數(shù)據(jù))改良的哈佛結(jié)構(gòu)，并帶有增強(qiáng)型指令集，包含對(duì)DSP的有力支持。工作速度最高可達(dá)30MIPS，內(nèi)部集成10通道12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速度為200 ksps。
工控系統(tǒng)中，由于各類(lèi)噪聲的存在，需要在信號(hào)采集端加上抗混疊濾波電路，如圖2所示。

抗混疊使用Sallen Key二階低通濾波器。由于環(huán)境變量均為緩變量，濾波器帶寬設(shè)置為30 Hz。電路中R1、R2、C1、C2的值確定了抗混疊濾波器的特征頻率f0，同時(shí)也保證了在10 ksps模數(shù)轉(zhuǎn)換速率下12位的分辨率。為了使在整個(gè)通帶范圍內(nèi)信號(hào)均能很好地通過(guò)，需要調(diào)整Sallen Key濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。Q值由式(1)決定：