基于C8051远程监控系统的研制

王晓鹏

（辽宁建筑职业学院，辽宁 辽阳 111000）

引言

本设计以C8051F040为控制器，C8051F040是完全集成的混合信号系统级芯片（SOC），具有与MSC-51完全兼容的指令内核。C8051F040具备控制系统所需的模拟和数字外设，包括ADC、DAC、电压比较器、电压基准输出、定时器和方波输出等。C8051F040集成CAN2.0B的控制器，只需要一个CAN收发器TJA1050，就可以连入CAN网络。

CAN总线是现场总线的一种，在汽车、车间及电梯监控场合应用。CAN最初出现在20世纪80年代的汽车工业中，由德国的Bosch公司最先提出。这种总线技术不断发展，成为现场总线的一种，称之为CAN总线，CAN具有十分优越的特点：成本低；极高的总线利用率；很远的传输距离；可靠的错误处理和检错机制。

1 系统硬件框图

以C8051F040为主要核心控制器，插件上报故障信息到C8051F040的数据端口，不同插件的故障信息被写到不同的地址空间[1]，C8051F040通过查询相应的空间就可以掌握每个组插件的状态，再通过CAN总线上报给远程的计算机。系统框图如下图1所示。

2 系统电源

C8051F040电源采用3.3 V供电，CAN收发器部分CANVCC与单片机完全隔离，芯片采用DCP010505BP，对输入的5 V电源隔离产生CANVCC和CANGND，提供给CAN收发器部分，原理图如下图2所示：

图2 系统电源原理图

3 总线收发器

TJA为PHILIPS公司出品，是控制协议网络与物理总线之间的接口，TJA1050为总线提供不同的发送特性，为CAN控制器提供不同的接收性能[2]。TJA1050有两种工作模式，本设计工作属于高速模式，TJA1050的CANH和CANL引脚各通过一个50P电容，用于滤除高频干扰，同时F1040的CAN信号接收引脚RX和发送脚TX并不直接连到TJA1050的RXD和TXD端，而是通过光耦HCPL0611进行连接，这样做的目的是为了实现CAN总线各节点之间的电器隔离。

4 信号采集电路

本设计需要采集各插件的故障信息，采用故障信息电平中的TTL电平，422电平需要相应的接口芯片进行驱动，芯片采用DS34LV86TM把差分的422电平转换为TTL电平，SN74LVC245ADBR再把TTL电平进行隔离。其原理图如下页图3所示。

图3 信号采集原理图

5 系统软件设计

本设计开发环境采用Silicon Laboratories IDE，采用C语言进行程序设计，C9051F040的CAN模块，只要对要相应的寄存器进行操作就可以完成CAN通信，程序包括CAN初始化程序，CAN接收程序、CAN发送程序、单片机初始化程序。CAN初始化程序主要完成波特率、初始化数据等操作[3]。上位机界面采用VB设计，界面上每个分机都有单独的显示区域，分机上每个插件都用相应的报警指示灯，当某个分机的插件出现故障时，相应的指示灯就会发光报警，同时提示出现的报警类型，供操作人员及时定位插针。

6 结论

本设计采用性价比高的控制器C8051F040，经实验完成了对分机插件的故障监控，与上位机实现的CAN通讯，及时定位到故障插件，实验效果理想，达到了预期的效果。