智能超聲液位變送器總線通信接口由cAN 總線控制器和CAN總線收發器組成,CAN控制器作為CAN 總線的數據鏈路層,CAN 總線收發器作為CAN 總線的物理層。LPC2119內部集成的CAN控制器作為CAN總線控制器,它具有完成CAN 通信協議的全部必要特性。智能超聲液位變送器的CAN 總線收發器PCA82C250提供CAN總線控制器和物理傳輸線路之間的接口。
系統選用TD1,RD1引腳CAN控制器。CAN總線收發器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,則電路進入低電平待機方式,發送器關閉,接收器轉入低電流,有利于降低系統功耗;在斜率控制下,電阻R的大小可根據總線的通信速率適當調整,一般在16~140 kQ之間。
智能超聲液位變送器系統使用高速光耦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PCA82C250免受過流的沖擊。在CANH和CANL與地之間并聯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電壓抑制二極管(TVS管),當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作用。
智能超聲液位變送器系統軟件設計主要包括測量程序和通信程序兩部分。其中,測量程序的關鍵是對超聲波回波信號的處理;通信程序的關鍵是CAN 總線控制器的初始化,數據的發送和接收。
3.1 回波信號處理程序的設計
系統采用數字濾波方式對回波信號進行處理,選用IIR帶通濾波器進行數字濾波,然后進行數值處理,識別接收波形的起始點。系統設計通帶頻率范圍為[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。此濾波器極點均在單位圓內,濾波器是穩定的。圖3是IIR數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計
通信程序的設計主要包括三部分:CAN控制器的初始化,CAN總線數據發送,CAN總線數據接收。通過編寫LPC2119芯片內部CAN控制器寄存器來實現軟件通信功能。
CAN總線控制器只需要進行少量的配置就可以進行通信,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、軟件復位、設定通信波特率、配置驗、收過濾器、退出復位模式是必須的初始化部分。
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