[實用新型]一種分布式農(nóng)機導(dǎo)航控制系統(tǒng)通用CAN節(jié)點

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220746255.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN203054596U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡靜濤;高雷;白曉平;遲浩東;李逃昌;劉曉光;王鶴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及農(nóng)機導(dǎo)航控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用于分布式農(nóng)機導(dǎo)航控制系統(tǒng)中的多功能智能測控節(jié)點。?

背景技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域和車輛電子系統(tǒng)中，普遍使用控制局域網(wǎng)（CAN）、RS485等串行通信總線技術(shù)。CAN是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，1986年由德國電氣商博世公司開發(fā)，此后通過ISO11898及ISO11519進行了標(biāo)準(zhǔn)化，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設(shè)計的J1939協(xié)議，和專為農(nóng)業(yè)、林業(yè)拖拉機與機械設(shè)計的ISO11783協(xié)議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于汽車計算機控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。在農(nóng)機車載電子系統(tǒng)中，使用范圍最廣的總線也為CAN總線。在采用CAN總線的分布式控制系統(tǒng)中，各種傳感器的接口通常為RS232、RS485、頻率信號以及模擬電壓信號等，都需要使用相應(yīng)的信號處理及轉(zhuǎn)發(fā)電路，才能夠獲取傳感器信息并發(fā)送到CAN總線上；另外，本地執(zhí)行器往往也需要配備具有計算和控制能力的處理器電路。?

由于掛接在分布式農(nóng)機導(dǎo)航控制系統(tǒng)CAN總線上的節(jié)點裝置，對模擬信號測量、數(shù)字量輸入/輸出、信號處理能力、控制能力等方面的要求各不相同，這對電路的設(shè)計開發(fā)提出了較高的要求，增加了節(jié)點裝置的開發(fā)周期和成本，提高了開發(fā)的難度。?

實用新型內(nèi)容

為了解決分布式農(nóng)機導(dǎo)航控制系統(tǒng)開發(fā)中遇到的CAN節(jié)點硬件功能需求不同、運算控制能力要求各異的問題，同時為縮短開發(fā)周期、提高可靠性，提高既有軟硬件資源的復(fù)用性，本實用新型設(shè)計了一種具備多種常用輸入/輸出功能，?擁有較強信號處理能力和控制能力的通用智能節(jié)點。?

本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種分布式農(nóng)機導(dǎo)航控制系統(tǒng)通用CAN節(jié)點，由32位處理器最小系統(tǒng)連接電源模塊、模擬電壓測量模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊和數(shù)字通信模塊，其中，?

所述32位處理器最小系統(tǒng)，由32位嵌入式處理器及其外圍電路組成；?

所述電源模塊，包括兩路DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路；?

所述模擬電壓測量模塊，接收外部傳感器輸出的模擬電壓，對模擬電壓進行調(diào)理，輸出不超過該模擬電壓的直流電壓；?

所述數(shù)字信號輸入模塊，包括數(shù)字輸入設(shè)置電路、外部數(shù)字信號輸入電路；?

所述數(shù)字信號輸出模塊，連接所述32位處理器最小系統(tǒng)的PWM輸出引腳和I/O引腳，對數(shù)字信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出；?

包括PWM信號輸出電路和數(shù)字電平信號輸出電路；數(shù)字信號輸出電路，采用達林頓晶體管、上拉電阻對處理器輸出的數(shù)字信號進行電平轉(zhuǎn)換；?

所述數(shù)字通信模塊，用于所述32位處理器最小系統(tǒng)與外部的通信。?

所述兩路DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路中的一路輸入直流電壓9V至24V，輸出直流電壓5V；另一路輸入直流電壓9V至24V，輸出直流電壓3.3V。?

所述模擬電壓測量模塊包括輸入電壓保護電路、信號調(diào)理電路和可調(diào)模擬電壓輸出電路；?

所述輸入電壓保護電路，采用高速開關(guān)二極管對輸入的模擬電壓信號進行箝位，以保護信號調(diào)理電路；?

所述信號調(diào)理電路，由多路兩級運算放大器電路構(gòu)成；?

所述可調(diào)模擬電壓輸出電路，由運算放大器構(gòu)成，根據(jù)外部負載阻抗的不同，輸出不超過模擬電源電壓的直流電壓。?

所述數(shù)字輸入設(shè)置電路以撥碼開關(guān)作為輸入設(shè)置器件，經(jīng)過開關(guān)消抖芯片連接32位處理器最小系統(tǒng)的I/O引腳，用于進行功能設(shè)定。?

所述外部數(shù)字信號包括達林頓晶體管和上拉電阻，輸入電路輸入數(shù)字信號，?通過達林頓晶體管、上拉電阻對所述數(shù)字信號進行電平轉(zhuǎn)換，輸出端連接32位處理器最小系統(tǒng)的計數(shù)輸入引腳。?

所述數(shù)字信號輸出模塊包括達林頓晶體管及其上拉電阻，由達林頓晶體管作為輸入端，上拉電阻作為輸出端。?

所述數(shù)字通信模塊包括一路RS232通信電路、一路RS485通信電路和一路CAN2.0通信電路；?

所述RS232通信電路由RS232驅(qū)動芯片和用于對外接口引線的靜電放電保護芯片構(gòu)成；?

所述RS485通信電路，由RS485驅(qū)動芯片和用于對外接口引線的靜電放電保護芯片構(gòu)成；?

所述CAN2.0通信電路，由處理器外圍設(shè)備CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器構(gòu)成。?