智能超聲液位變送器總線通信接口由cAN 總線控制器和CAN總線收發(fā)器組成,CAN控制器作為CAN 總線的數(shù)據(jù)鏈路層,CAN 總線收發(fā)器作為CAN 總線的物理層。LPC2119內(nèi)部集成的CAN控制器作為CAN總線控制器,它具有完成CAN 通信協(xié)議的全部必要特性。智能超聲液位變送器的CAN 總線收發(fā)器PCA82C250提供CAN總線控制器和物理傳輸線路之間的接口。
系統(tǒng)選用TD1,RD1引腳CAN控制器。CAN總線收發(fā)器PCA82C250的RS引腳接一斜率電阻R 用于選擇PCA82C250的工作模式:高速、斜率控制和待機l7]。R。 短路接地可選擇高速工作方式;若RS引腳接高電平,則電路進(jìn)入低電平待機方式,發(fā)送器關(guān)閉,接收器轉(zhuǎn)入低電流,有利于降低系統(tǒng)功耗;在斜率控制下,電阻R的大小可根據(jù)總線的通信速率適當(dāng)調(diào)整,一般在16~140 kQ之間。
智能超聲液位變送器系統(tǒng)使用高速光耦6N137和DC-DC電壓隔離模塊B0505S組成的隔離電路加強了電路的抗*力,確保CAN 總線遭受嚴(yán)重干擾時能夠正常運行。
PCA82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個10 Q酊電阻與CAN總線相連,電阻起限流的作用,保護(hù)PCA82C250免受過流的沖擊。在CANH和CANL與地之間并聯(lián)2個3O pF的小電容,可以濾除總線上的高頻干擾并且具有一定的防電磁干擾的能力 引。在兩根CAN 總線接入端之間并人瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS管),當(dāng)CAN 總線串人干擾電壓時可通過TVS管的短路起到一定的過壓保護(hù)作用。
智能超聲液位變送器系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括測量程序和通信程序兩部分。其中,測量程序的關(guān)鍵是對超聲波回波信號的處理;通信程序的關(guān)鍵是CAN 總線控制器的初始化,數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
3.1 回波信號處理程序的設(shè)計
系統(tǒng)采用數(shù)字濾波方式對回波信號進(jìn)行處理,選用IIR帶通濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波,然后進(jìn)行數(shù)值處理,識別接收波形的起始點。系統(tǒng)設(shè)計通帶頻率范圍為[35 kHz,45 kHz],通帶波紋zui大衰減為0.01 dB,阻帶波紋zui小衰減為60 dB,采樣頻率為1 MHz。可用高通及低通各為4階的帶通橢圓型濾波器來實現(xiàn)。此濾波器極點均在單位圓內(nèi),濾波器是穩(wěn)定的。圖3是IIR數(shù)字濾波器的幅度與相位特性曲線圖。
智能超聲液位變送器通信程序的設(shè)計
通信程序的設(shè)計主要包括三部分:CAN控制器的初始化,CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送,CAN總線數(shù)據(jù)接收。通過編寫LPC2119芯片內(nèi)部CAN控制器寄存器來實現(xiàn)軟件通信功能。
CAN總線控制器只需要進(jìn)行少量的配置就可以進(jìn)行通信,其基本初始化流程如圖4所示。其中,硬件使能和配置引腳連接、軟件復(fù)位、設(shè)定通信波特率、配置驗、收過濾器、退出復(fù)位模式是必須的初始化部分。
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