农机设备智能型传感器接口的系统设计与应用,农业工程论文.docx
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1、农机设备智能型传感器接口的系统设计与应用,农业工程论文现今已进入全面信息社会,信息农业的迅猛发展为传感器在农业方面的应用开拓了广阔的空间。在各种农作物的育苗、生产、收获、储藏与流通等环节,广泛使用各种传感器,使智能型传感器接口研究得到重视。 不同类型的现场总线在功能、性能和价格等方面有很大区别,各有其特色应用领域。就当前而言,没有哪一种现场总线能够完全适用所有的应用领域,多种现场总线并存的局面还将在一个很长的时间内存在。为解决在现实生产中多种传输方式并行、转换单一的问题,对农业装备中智能型传感器接口的研究具有重要意义和应用价值。RS485 标准合适多点、双向通信能力,即允很多个发送器连接到同一
2、条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保卫特性,扩展了总线共模抑制范围,所以选择 RS485 作为本研究智能型传感器接口的输出传输总线通信。 1 控制系统设计 智能型传感器接口实现了多种信息采集与 RS485 信号的转换处理,简化了当下农业机械中多线路信号处理的监控系统操作,可方便地应用于使用 RS485 接口通信的网络接口、工农业现场控制单元和智能网络接口中。 为使本系统硬件接口简单化、降低成本、适当缩短开发周期,系统中应尽可能减少外围器件。智能传感器接口协议转换应用程序采用了模块化和构造化的设计思想,总体构造由 4 部分组成: 数据采集,数据转换模块、数据选择与处理及数据输出。硬件整体
3、构造如此图 1 所示。数据采集与转换模块中,CAN/RS485 模块完成 CAN 总线与 RS 485 转化功能,RS 232 / RS485 模块完成 RS232 与 RS485 转化功能。 数据选择与处理为主控模块,负责完成整个系统的控制,最终数据输出模块采用 RS485 作为通信网络与上位机信号传输方式。该智能型接口适配器适用于接收 CAN 总线、RS232 和 RS485 的信息网络环境。【图1】 智能型传感器接口适配器是以 AT89C52 为核心的具有 RS485 通信功能的数据传输中介,输入端CAN、RS232、RS 485 接口与相应传感器相连; 输出端 RS485 与上位机相连
4、,实现相关的参数设置。适配器在正常工作时,通信端口指示灯闪烁,液晶显示屏显示工作状态; RS485 设备接收数据会自动根据接收到的帧,自动判定该帧能否发往本节点,然后做出相应处理。该适配器已经成为对农业现场播种机、耕地机和收获机等信息采集向人机交互界面传递的桥梁。 1 1 CANRS485 转换模块 由于 CAN 总线具有通信速率高、开放性好、报文短、纠错能力强以及控制简单、扩展能力强、系统成本低等特点,已成为现场总线中的应用热门。为实现终端信息采集接口统一,将 CANRS485 作为本适配器数据转换重要模块之一。 CAN 接口电路由 CAN 控制器 SJA1000、CAN 总线收发器 TJA
5、1050T 及协议控制器 MCP2505 组成,转换原理如此图 2 所示。【图2.略】 在 RS485 接口电路中,采用 MAX485 芯片作为总线接收器,该芯片是 + 5V 低功耗半双工器件。 MAX485 的驱动器输出是差分输出,完全知足 RS485串行协议的要求,兼容工业标准规范。 为了使硬件正常而有序地工作,需要对 CPU 进行软件编制、调试和优化。CAN 总线通信模块包括对SJAl000 的初始化以及数据接收和发送程序,如此图 3所示。【图3】 主程序循环部分循环检测能否有错误: 假如有错误,进入错误处理程序进行处理; 假如没有错误,继续循环,等待中断请求,响应中断后进入相应的中断程
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