一种基于CAN总线的数据采集系统的制作方法

一种基于can总线的数据采集系统
技术领域
1.本实用新型涉及车辆配电技术领域，尤其涉及一种车辆检测系统用智能配电箱。


背景技术：

2.综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

3.针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种车辆配电技术，其可以安全高效的为车辆检测系统的各单元提供电能需求。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于can总线的数据采集系统，所述采集系统主要由包括微控制器单元、电源单元、通信单元、数据采集单元、连接器和壳体；
5.所述通信单元包括三路can总线接口，所述电源单元包括故障检测和保护电路。
6.根据本实用新型的基于can总线的数据采集系统，所述微控制器单元为 xc2287m型微控制器。
7.根据本实用新型的基于can总线的数据采集系统，所述微控器单元的存储空间在片外扩展有512kb的sram。
8.根据本实用新型的基于can总线的数据采集系统，所述微控制器单元设有微控制器单元。
9.根据本实用新型的基于can总线的数据采集系统，所述电源单元还包括入口保护电路和电压变换电路。
10.根据本实用新型的基于can总线的数据采集系统，所述入口保护电路包括自恢复保险丝f1和反接保护二极管d1。
11.根据本实用新型的基于can总线的数据采集系统，所述数据采集单元的输入通道包括三路不同的转换匹配电路。
12.本实用新型适用于车用数据采集技术领域，提供了一种基于can总线的数据采集系统，所述采集系统主要由包括微控制器单元、电源单元、通信单元、数据采集单元、连接器和壳体；所述通信单元包括三路can总线接口，所述电源单元包括故障检测和保护电路，所述数据采集单元的输入通道包括三路不同的转换匹配电路。借此，本实用新型可以高效稳定的采集数据。
附图说明
13.图1是采集器的整体构成示意图；
14.图2是微控制器单元原理图
15.图3是电源单元电压转换原理图；
16.图4是车载电瓶转换原理图；
17.图5是can总线电路原理图；
18.图6是数字信号处理电路原理；
19.图7是电压、电流或电阻型输入量的监测原理图；
20.图8是的模拟信号调理电路；
21.图9是od门的方式对输入信号整形图。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.参见图1，本实用新型提供一种采集器主要用于采集车速、里程、压力、温度等车辆的状态参数，并通过can总线发送给驾驶员信息终端及数据记录仪进行显示及存储；当接收到驾驶员信息终端发送的测试命令后，将输入信号切换到内部基准信号，通过测量基准信号判断采集通道是否工作正常；实时完成传感器供电接口电路的短路/断路故障检测及保护，故障信息通过can总线传送给驾驶员信息终端显示。
24.为提高系统的“三化”水平，便于维修保障，各采集器采用相同的硬件方案。采集器主要由微控制器单元、电源单元、通信单元、数据采集单元、连接器和壳体等组成，如图1所示。微控制器单元主要用于完成数据采集、数据管理、总线通讯等任务。电源单元用于向系统各元件提供 3.3v、 5v和 12v的工作电源，具有入口过压、反接、浪涌等保护功能。通信单元中，共设计三路can 总线接口，其中can1/2实现与驾驶员信息终端、数据记录仪、智能配电箱之间的数据通信；can4实现与发动机及变速箱之间的数据通信。数据采集单元用于测量模拟量、数字量和频率量信号，在设计时，设计传感器供电电源故障检测和保护电路，当传感器发生短路、断路等故障时，及时进行保护并通过can总线发送提示信息，提醒操纵人员进行维修保养。
25.经对系统需求、技术成熟度和性价比等因素的综合分析，采集器选用 xc2287m型微控制器，xc2287m是xc22xx系列中较高端的代表产品，是专为汽车电子、航空航天、智能系统等高端嵌入式系统应用而设计。该产品可在高速移动及苛刻的环境条件下工作，性能优良，并具有高度的灵活性和可靠性，适合大批量低成本生产。
26.图2为微控制器单元原理图，考虑到xc2287m仅集成有64kb的ram和768kb的flash，不能满足产品的需要，因此对其进行扩展，以保证软件和数据的存储空间要求，设计中将存储空间片外扩展了512kb的sram。为了能够下载调试xc2287m处理器，设计了jtag或dap仿真器接口。处理器供电电源各引脚，添加了滤波电容并尽量靠近处理器放置，以减少噪声对处理器稳定工作的干扰。处理器的晶振与起振电容参照处理器技术手册选择，并靠近处理器放置。处理器需要的复位信号来自电源芯片。
27.结合图3和图4，电源单元用于实现电压转换，将车载电瓶提供的 28v电源，转化为主控制板所需的 5v工作电源。此外，电源入口端还增加电源的防反接、浪涌及尖峰电压抑制设计。电源单元由入口保护单元和电压变换单元两部分组成。
28.在入口保护电路中，自恢复保险丝f1和tvs管d1用于实现浪涌保护。二极管d1用于实现反接保护。电压检测芯片max6495与场效应管irfp2907实现过压保护。max6495是一款电压监控芯片，当检测到入口电压高于设定值时，关断场效应管q1，从而切断后续电源电
路，达到过压保护。电压变换电路将 28v 电压变换为 5v电压，电压变换用lm2576芯片实现，lm2576是一款效率极高的电源芯片，可提供3a的负载电流，最大工作电压可达 57v。电感l2、l4，电容e3、e4、c4、c5、c6等组成的滤波电路，可以消除电压纹波，给系统提供干净的工作电源。
29.图5是本实用新型的can总线电路原理图。由于xc2287内部只含有can 控制器，需要外部can驱动器才能完成can总线通讯。为提高系统的可靠性及模块化程度，can驱动器选用集成模块ctm1050t。ctm1050t是一款带隔离的高速can收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的can隔离及can收发器件。该模块符合iso11898标准，通讯速率最高达1mbps，隔离电压达dc 2500v，电磁辐射(eme)极低，电磁抗干扰(emi)性极高，至少可连接110个节点。在电感b82793和tvs管esd5v0l2bt等器件的保护下，该can总线接口完全适应恶劣的车载应用环境。
30.再参见图6所示的数字信号处理电路原理，为保证di信号采集的可靠性，数字信号采用高速光耦进行隔离，并在电路在输入部分设置了esd保护电路，防止浪涌电压对后续电路造成破坏。
31.由于采集器需要监测多种类型的模拟输入量，在输入端口电路设计上，充分考虑输入通道的复用性，每1路输入端口都设计了3种不同的转换匹配电路，可以过设置扩展控制逻辑，选择电流、电阻或电压型输入信号量的匹配电路，实现将输入的3种信号量统一转换为电压量，经信号调理电路处理后，再接入处理器的adc通道后得到相应的输入量值，实现对电压、电流或电阻型输入量的监测，如图7所示。
32.本实用新型的模拟信号调理电路如图8所示，为了防止输入信号被后级电路拉低，输入信号先经过运放后进行缓冲，以降低内部电路对外部输入信号的影响。最后再通过隔离芯片进行隔离，使输入输出完全隔离。输入端接了一个下拉电阻使输入在开路的情况下被拉成0v，以防止运放在无输入情况有一个随机的电压输出。输入端进行了rc滤波，并做了esd保护设计。
33.车速信号为频率量输入，是一种幅值电压、频率都与转速成正相关关系的输入量。幅值电压的范围从1.8v最高可至18v，频率范围为0hz至10khz。频率范围通过处理器的定时器单元可以直接接收处理，但1.8v电压过低，达不到处理器io接口的vih电平标准，而18v的电压太高，超过了处理器的安全工作电压，因此采用图9所示od门的方式对输入信号整形。
34.综上所述，本实用新型适用于车用数据采集技术领域，提供了一种基于can 总线的数据采集系统，所述采集系统主要由包括微控制器单元、电源单元、通信单元、数据采集单元、连接器和壳体；所述通信单元包括三路can总线接口，所述电源单元包括故障检测和保护电路，所述数据采集单元的输入通道包括三路不同的转换匹配电路。借此，本实用新型可以高效稳定的采集数据。
35.当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。