基于CAN总线的多路电源智能智能监控系统

0 引言
邮电通信线路的供电电源的稳定性和可靠性对整个邮电通信起着关键作用。因此要求能对供电电源的运行状态进行实时监控，及时发现异常情况和事故隐患，在出现异常和故障时迅速进行诊断并予以修复。

1 CAN总线与485总线的比较
1)485总线的特点
相对于RS一232，RS一485半双工异步通信总线具有通信距离远、通信速率高、成本低等特点，是一种被广泛使用的数据通信总线。但485总线的波特率设置受到单片机的波特率设置的限制，在单片机使用24M晶振的情况下，也只可以设置到9600bps的波特率。485总线的容错和应用层的协议，可以自己通过软件来实现，比较灵活，但是编程的工作就变得复杂。因此在对速度要求高、数据传送量大的大型系统中，485总线在实时性和可靠性方面的性能就显得比较脆弱。
2)CAN总线的特点
CAN全称为Controller Area Network，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线主要具有以下的特点：
(1)CAN总线通信最高波特率可高达lMbps(采用双绞线通讯距离40m)、最远通讯距离为10km(可达5kbps)。
(2)CAN总线采用了短帧结构，每一帧为8个字节，传输时间短，受干扰概率低，每帧信息都有CRC校验和其他检错措施，保证了数据的出错率极低，从而提高了传送数据的可靠性。
(3)和485总线一样，采用平衡传输，抗干扰能力强。
(4)采用非破坏性总线仲裁，当有几个节点同时发送信息的时候，根据帧开始部分的标识符，进行逐位仲裁，优先级别高的信息会不受影响地继续发送，优先级别低的信息就会停止发送，从而保证重要信息的及时传送。
(5)借助CAN控制器里面的接收滤波器，CAN总线能实现点对点，一点对多点以及全局广播等方式传送，无需专门的调度。
由此可见，CAN总线具有传送数据实时性和可靠性高的优点，能应用于数据传送量大、数据传输的速度要求高的系统中。

2 电源智能监控系统的构成
邮电通信线路的供电电源是±48V。监控系统对现场的温度、总电源和各通支路电源的电压和电流进行采集。本监控系统由位于监控中心的上位机(PC机)和现场多个智能节点组成。每一个智能节点可以采集64路的数据(电压、电流或温度)、具有现场的界面显示、键盘操作、报警和与上位机通信等功能。在正常的情况下，位于现场的各个智能节点每隔一段时间就要把当前64路的数据上传给上位机。当线路的电源出现故障时，无论当前正在进行什么操作，智能节点都会马上发送故障信息给上位机，并且在现场发出报警信号。由于电源的电压、电流和温度是通过分流器来采样取得的，而采用不同的分流器，则要进行不同的数值变换。所以在上下位机中都需要有一套相同的配置表，当其中一方的配置表有改动，就要通知另一方，进行及时更新。监控中心的计算机由RS一232串口接到通信适配器上，实现计算机与智能节点网络的传输。由于传输的数据量大，要求传输速度较快，并且对重要信息的传送的可靠性和实时性要求高，因此为了提高系统的可靠性和实时性，该系统的通信接口采用了CAN总线技术。整个系统的结构图如图1所示。

3 智能节点的硬件设计
智能节点硬件框图见图2。由于智能节点在同一时间可能要进行很多动作，如数据的采集，与上位机的通信，界面的显示等，为了保证数据的正确采集和可靠传输，本系统采用双MCU结构，从MCU负责数据的采集、保存和报警功能。而主MCU负责数据的转发，现场的界面显示等功能。主、从MCU都采用AT89C55。其内部具有20K的EPROM，并且自带看门狗电路，简化了电路连接，提高了系统的抗干扰性。它具有双DPTR结构，从而使片外寻址的编程更加灵活和简化。
ADC8016是逐次比较式16路8位A／D转换器。它包含有一个8位A／D转换器和16路的单端模拟信号多路转换开关。在一个智能节点中需要4块ADC8016对64路的数据进行转换。
由于电压、电流和温度信号是通过分流器变换成电压量之后才进行采集的。由于分流器变换出来的电压量是毫伏级的，而ADC8016的输入范围是0～5V，所以由分流器变换出来的电压量要通过信号放大电路之后才进入AD转换器。信号放大电路由两级的运算放大器构成，从而提高了系统的精度。
为了提高系统的抗干扰能力，在数据采集芯片ADC0816和AT87C55之间加入光耦隔离。要注意的是，这里要采用快速光耦，因为如果采用光耦的开关速度太慢，由ADC出来的数据是传送不到采集MCU那边的。因此我们采用了快速光耦6N137。而现场报警的功能是通过蜂鸣器来实现。

主、从MCU之间的数据、信息的传递是通过双口RAM(CY7C007)来实现的。从MCU采集到的数据储存到双口RAM中，主MCU在适当时候从双口RAM中取出