基于单片机（80C196）的单检测器单组分过程分析仪器

介绍

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在现代过程工业的过程控制中，分析检测具有在线、多组分、实时检测的特点，对分析仪器的稳定性、可靠性、速度和准确性有严格的要求。但广泛使用的工业色谱仪采用色谱分离原理，分析周期长达数分钟至数十分钟can上位机软件，难以实现对工艺的直接质量控制。工艺拉曼光谱仪、激光调制光谱仪等新技术目前价格昂贵，关键技术仍处于研究阶段，难以普及。采用成熟的单检测器单组分过程分析仪，通过分析传感器组合技术和嵌入式计算机技术，实现多组分实时检测，建立简单、快速的分析仪器通信网络系统，已成为国内外分析仪器的新研究和发展方向。热点之一。

基于单片机（80C196）或微处理器（DSP、ARM等）的多组分气体分析仪采用功能强大的CPU，可实时快速测量各种燃烧设备的各种热参数。测量数据，通过自动调节装置调节风量，保持合适的空燃比，使燃油系统达到最佳运行状态，获得最高的燃烧效率和最低的油耗。仪器还可测量CO、SO 2、NO、NO2、烟黑度等参数，配备液晶屏、键盘等外设。

CAN（控制区域网络）是世界上使用最广泛的现场总线之一。它采用串行多控制器通信协议，可有效支持分布式实时控制，安全性高，最高可达1Mbps。通讯速率。

包括PC和n-1（n≤110）个智能节点）的CAN总线网络结构图如图1所示。

图1 n个节点的CAN网络结构图

信息传输采用CAN通讯协议，传输介质采用双绞线。如果需要进一步提高系统的抗干扰能力can上位机软件，可以在控制器与传输介质之间增加光电隔离，电源采用DC-DC转换器等措施。

1 分析仪器CAN网络应用层协议的制定

CAN的国际标准只定义了物理层和数据链路层的规范。由于本项目建设的CAN总线网络节点数量不多，所有节点均由项目组自行设计，无需与国际标准设备对接，因此，根据本项目的具体情况，做一个简单的CAN应用层协议制定。

根据厂商要求，初步网络规划至少应容纳16个节点。上位机采集各分析仪器的信息，包括气体成分的分析内容、误差信息以及被测气体的一些参数，如温度、压力、流量等，同时也将一些控制信息返回给智能节点。在每个分析周期，从节点的气体成分分析结果被发送到主节点。主节点收到所有待测组件的内容后，会将所有信息发送给上位机。网络中的任何分析仪器都可以作为主节点或从节点使用，即使没有主机也可以作为主机使用。

在 CAN 系统中，使用 11 位（标准帧）或 29 位（扩展帧）标识符来识别数据的含义。标识决定了信息的优先级和等待时间，也影响到信息过滤的适用性。因此，合理高效的信息标识符ID分配方案是充分发挥CAN总线性能的前提。

分析仪器的主控制器之一，F2812 DSP，共有32个邮箱。在 SCC 模式下，可以使用 0-15 个邮箱。在 eCAN 模式下，所有 32 个邮箱都可用。贮存。因此，建议使用以主控制器F2812为网络主节点的分析仪，选择eCAN模式，使用标准标识符（11位），执行表1所示的静态分配策略，满足要求的主机。和主节点识别帧的来源和帧含义的要求。

2 网络通讯程序

2.1 主机初始化

上位机主要完成各分析平台分析结果的采集和显示，采用PC机和CAN通讯卡KPCI-8110。KPCI-8110 上集成了一个独立的 CAN 控制器 SJA1000。SJA1000 用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制 (CAN)，需要在使用前进行初始化。

上位机显示界面采用VB编写，是一种适合快速开发的可视化面向对象高级语言。KPCI-8110CAN 适配卡提供.dll 驱动和.lib 库函数。CAN适配卡的配置和数据读写可以通过调用VB程序中的相关驱动函数来实现。

图 2 显示了主机接收数据的过程。

图2 上位机接口功能使用流程图

从上位机接收到数据后，存储在一个大容量的内存缓冲池中。用户只需通过函数CAN_ReadDataNum(mindex)实时查询缓冲池中的数据量，然后通过函数CAN_ReadBlockData(mindex, num, obyte)及时读取并保存。. 其中，obyte为接收数据的起始指针。

CAN_ClearBlock(mindex,num,obyte) 是从obyte指针开始清除缓冲池空间。

注：由于SJA1000 CAN控制器每个地址存储8位数据，而F2812内置CAN控制器每个地址存储16位数据，并且标准数据帧的标识符不是从字节的起始位开始，所以 define 标识要根据不同控制器的要求来定义。例如F2812内置CAN控制器定义数据帧标识符为344 0000（bit28-bit18为标识符位），SJA1000独立控制器对应的标识符应为1A20（bit15-bit5为标识符位）。

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