相对于传统的485总线来讲，控制器局域网CAN(Controller Area Network)作为现场总线的一种，以其分时多主、非破坏性总线仲裁和自动检错重发等灵活、可靠的通信技术解决了485总线现场调试困难、开发周期长等问题[1]。尤其在较为艰苦的安装环境中，其高效的现场调试性能显得尤为实用。作为一种分散式、数字化、双向多点、具有高速率高可靠性特点的通信系统，CAN可以构建灵活的多主通讯机制，也可以建立主从式结构，而且这两种方式下的硬件物理联接完全相同。其自动进行数据编码、CRC冗余校验、出错自动重发的功能保证了数据的准确率，某一节点严重出错时能自动脱离总线保证了系统的稳定性，且其具有极强的带负载能力，可驱动多达110个节点，可满足本系统高速、精确、多负载的要求。

1 采集卡硬件电路的设计

1．1 CAN总线分布式系统结构设计

系统结构如图1所示。本系统由上位监控PC机、CAN总线适配卡和控制单元三部分组成。上位监控PCs机采用IBM-PC兼容机，主要负责对系统数据的接收与管理、控制命令的发送以及各控制单元动态参数和设备状态的实时显示；CAN总线适配卡可以使PC机方便地连接到CAN总线上；控制单元以单片机为核心，主要负责对现场的环境参数和设备状态进行监测，对采集来的数据进行打包处理并将处理过的数字信号通过CAN通信控制器SJA1000送入CAN总线。

1．2 控制单元模块设计及关键问题的解决

控制单元的主要功能是将现场采集的模拟信号转换成数字信号，通过CPU处理后再由CAN总线控制器打包送上CAN总线以便上位机接收处理；接收上位机控制信号，实现现场控制的具体操作。具体需要解决的问题为：①CAN模块设计；②A／D模块设计。

1．2．1 CAN模块设计

控制单元以8位单片机AT89C51为核心，选用器件SJA1000作为CAN控制器，并选用芯片82C250和6N137作为CAN控制器接口和光耦隔离。硬件电路如图2所示。

系统采用的CAN总线通信控制器SJA1000是PHILIPS公司生产的一种独立式CAN器件，其原理框图如图3所示。它与CAN2．OB相兼容[1]，同时支持11位(BasicCAN模式)和29位(PeliCAN模式)识别码。

图2中AT89C51单片机的ALE、WR、RD端分别控制SJA1000的ALE／AS、WR、RD端，地址和数据线ADO～AD7由P0口分时复用实现。SJA1000的中断请求信号INT在中断允许且有中断发生时，由高电来此跳变到低电平，所以INT和AT89C51的INT0直接相连。片选信号CS由GAL译码电路控制，当CS接到低电平时，SJA1000被选中，CPU可对SJA1000进行读／写操作。为了增强控制节点的抗干扰能力，防止线路间串扰，SJA1000通过光耦6N137与82C250相连，从而使总线上各个CAN节点之间实现隔离，以保护CAN控制器正常工作。82C250是CAN总线收发器，是CAN控制器SJA1000正常工作与CAN总线的接口器件，对CAN总线以差分方式发送。其引脚RS用于选择82C250的工作模式(高速、斜率控制或等待)。RS脚接地，82C250工作于高速方式，RS脚串接一个电阻R后再接地，若82C250处于CAN总线的网络终端，总线接口部分必须加一个120Ω的匹配电阻，以保护82C250免受过流的冲击。

1．2．2 A／D模块设计

A／D芯片选用12位高速采集芯片AD574。在本设计中，A／D模块的功能是将外部模拟信号通过AD574转换成数字信号后并行输入到AT89C51，然后AT89C51将其打包，并行输出至CAN总线通信控制器SJA1000，经总线收发器至CAN总线。其监控电路采用DS1232，它具有电源监控、手动复位和看门狗功能，还能同时输出高低电平的两路复位信号，分别输出至AT89C51和SJA1000的复位端，以满足本次设计的要求。