1 問(wèn)題的提出
以前對(duì)井下電力負(fù)荷的監(jiān)控，只能靠模擬電表來(lái)指示?，F(xiàn)在可以采用計(jì)算機(jī)控制與管理，用模擬盤顯示井下負(fù)荷的動(dòng)態(tài)工作情況?？梢越柚?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/CAN">CAN一232B智能型轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋和模擬盤控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些。
CAN一232B智能型轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋，用于PC或其他帶RS 232端口的設(shè)備與CAN設(shè)備之間的通訊CAN(Con―troller Area Network)是一種串行總線系統(tǒng)。CAN擁有高傳輸速度(高達(dá)1 Mb／s)和高可靠性，能以高性能和高品質(zhì)的方式實(shí)現(xiàn)高度可靠的監(jiān)控系統(tǒng)。為了能在通常的RS 232設(shè)備上使用CAN網(wǎng)絡(luò)，CAN一232B設(shè)計(jì)成將RS 232的串行幀重新打包為CAN擴(kuò)展幀，并通過(guò)CAN收發(fā)器發(fā)送到CAN總線上；反之，如果CAN一232B的收發(fā)器收到CAN總線上的數(shù)據(jù)幀，而且通過(guò)了驗(yàn)收碼校驗(yàn)，它就會(huì)把CAN幀拆包，并將其中的數(shù)據(jù)發(fā)到RS 232口上，因此它可以在CAN與RS 232之間精確地轉(zhuǎn)換信息。
CAN一232B有2種工作模式：設(shè)置模式和工作模式。在設(shè)置模式下，用戶可對(duì)它的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。而在工作模式中，它完成上述的協(xié)議轉(zhuǎn)換。CAN一232B特別適合小流量的CAN―bus數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，最高可達(dá)300幀／s的數(shù)據(jù)傳輸速率。
CAN一232B采用表面安裝工藝，板上自帶光電隔離模塊，在控制電路和CAN電路之間實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離。CAN一232B也采用防雷設(shè)計(jì)，每線提供600 W的抗雷擊承受力，加上獨(dú)立的DC／DC電源，這樣的三保險(xiǎn)設(shè)計(jì)使CAN一232B具有很強(qiáng)的抗干擾能力，大大提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。

2 模擬盤控制器的功能
電力監(jiān)控模擬盤設(shè)于地面變電所，主要用于低電壓等級(jí)供配電系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制。在供電系統(tǒng)的每條配電回路中安裝1臺(tái)監(jiān)控器，通過(guò)CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)控制站及中央控制站共同形成一個(gè)供配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控與管理系統(tǒng)。

模擬盤控制器是電力監(jiān)控系統(tǒng)的顯示部分，在現(xiàn)場(chǎng)中的監(jiān)控器采集到回路的模擬量、開關(guān)量，并將這些數(shù)據(jù)根據(jù)CAN總線通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化成可傳送的數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送到CAN總線上。模擬盤控制器一直“掛”在CAN總線上，當(dāng)CAN總線上有數(shù)據(jù)時(shí)，模擬盤控制器利用接受中斷程序接收這些數(shù)據(jù)幀，并根據(jù)CAN總線的通信協(xié)議將數(shù)據(jù)幀還原成相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送到自身所攜帶的指示燈或數(shù)字表上進(jìn)行顯示。當(dāng)調(diào)度端主機(jī)發(fā)出遙控合閘或遙控選線命令，模擬盤控制器根據(jù)CAN總線協(xié)議將命令轉(zhuǎn)化成可傳送的數(shù)據(jù)幀格式，利用發(fā)送中斷程序傳送到CAN總線上，現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的開關(guān)接受到命令后進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。

3 模擬盤控制器的硬件設(shè)計(jì)
3．1 硬件電路設(shè)計(jì)
模擬盤控制器的硬件電路主要由：P8XC592單片機(jī)、1232看門狗、RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264、ROM程序存儲(chǔ)器27C256、CAN控制器接口PC：82C250，RS 485通訊、光電耦合器6N137、光隔等構(gòu)成。
P8XC592單片機(jī)為整個(gè)硬件電路的核心，由Philips公司開發(fā)生產(chǎn)的，適用于自動(dòng)和通用工業(yè)應(yīng)用的8位高性能微控制器。它在80C5l標(biāo)準(zhǔn)特性基礎(chǔ)上增加了一些重要的硬件功能，如與內(nèi)部RAM進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳送的CAN控制器；具有總線故障管理功能的l Mb／s CAN控制器；與標(biāo)準(zhǔn)80C51兼容的全雙工UART等。
P8xC592共有68個(gè)管腳，其中P0～P3與80C51相同，并行I／0口P4的功能與P1，P2和P3相同。P5口主要用作A／D變換器的模擬量輸入端。P0～P3還可完成下列功能：PO為擴(kuò)展P8XC592標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器和外部設(shè)備提供用作分時(shí)復(fù)用的低8位地址和數(shù)據(jù)總線；P1可作為外部中斷請(qǐng)求輸入端、外部計(jì)數(shù)器輸入端、外部計(jì)數(shù)器復(fù)位輸入端和CAN接口的CTX0和CTXl輸出端；P2當(dāng)擴(kuò)展P8XC592標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器和外部設(shè)備提供用作分時(shí)，提供高8位地址；P3引腳可分別進(jìn)行配置以提供外部中斷請(qǐng)求輸入端、計(jì)數(shù)器輸入端、串行口UART的接收輸入端和發(fā)送輸出端以及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀和寫控制信號(hào)。
本設(shè)計(jì)利用P0，P2口作為外部存儲(chǔ)器的高、低位輸出端，P1．O端為模擬盤控制器的外部巡檢操作端，P1．1為閃光解除操作端口，P3．O，P3．1，P3．2為RS 485通訊操作端口，P3．3用于看門狗復(fù)位，P3．4，P3．5用于P0輸出高低位的選通，P3．6，P3．7用于控制外部存儲(chǔ)器的讀寫。在程序設(shè)計(jì)中采用外部存儲(chǔ)單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264，程序存儲(chǔ)器27C256。采用74HCl73進(jìn)行數(shù)據(jù)的高、低位的位選。
3．2 硬件電路的抗干擾設(shè)計(jì)
為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，P80C592芯片的CTX0和CRX 0并不直接與82C250的TXD和RXT相連，而設(shè)計(jì)為通過(guò)高速光耦6N 137后與82C250相連．這樣就很好地實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電器隔離。光耦部分電路所采用的2個(gè)電源完全隔離，這樣可以提高節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性，否則采用光耦就失去了意義。
82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過(guò)1個(gè)5Ω的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過(guò)流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)2個(gè)30 pF的小電容，起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。
另外芯片P80C592并不直接與輸出電路相連。它們之間被光隔相隔離。當(dāng)外界電路因干擾或者發(fā)生故障導(dǎo)致電路運(yùn)行參數(shù)突變時(shí)，芯片會(huì)因光隔的存在而免受影響，從而保證芯片P80C592的安全運(yùn)行。以上的各種措施使單片機(jī)P80C592完全與外界相隔離，在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的環(huán)境中運(yùn)行，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。